【导读】很多的设计或者研究都是讨论不同类型的ADC电源输入或者驱动方法。显而易见的是,大家偏重的LDO并不是最佳的方案。介于系统限制因素以及性能要求,采用其他拓扑更加有效。本文就来探讨DC-DC转换器与ADC电源接口的关系。
图1. 至ADC电源输入 采用DC-DC转换器和LDO驱动ADC电源输入
使用DC-DC转换器时,重要的是需确保输出LC滤波器经适当设计,满足设计的电流要求以及DC-DC转换器的开关频率要求。 此外同样重要的是,应保持电流开关路径上具有极短的电流返回环路,且环路紧密围绕DC-DC转换器。 这部分内容我们将仅作概要讨论,并讨论ADC数字化数据的FFT期间出现的影响。首先,我们来看看功耗,就像之前的文章中中我们所做的那样。 本例中,我们假定输入采用5.0 V供电轨,并使用ADP2114 DC-DC转换器和ADP1741 LDO。 可以下载该器件的ADIsimPower工具,来计算ADP2114的功耗。 该工具将帮助我们计算ADP2114的功耗,并生成原理图与设计。 对于本例,我们将只讨论此工具计算的功耗。
让我们再次考虑AD9250;该器件所要求的总电流为395 mA,输入电源电压为5.5 V,输出电压为2.5 V,并在工具中选择“功效最高”设计(见下文图2)。
图2. ADP2114/ADP2116 ADIsimPower Designer工具
功耗为37 mW。 这比之前我们所看的那个示例的功效要高多了! 这就是DC-DC转换器引人入胜的原因之一。 结束本示例之际,让我们来计算ADP1741的功耗;现在我们可以从ADP2114获得2.5 V电源电压。
[page]
这种情况下,ADP1741功耗为(2.5 V – 1.8 V) x 395mA = 276.5 mW。 这意味着最大结温Tj将等于TA + Pd x θ ja = 85℃ + 276.5 mW x 42℃/W = 96.61℃;该数值大幅低于ADP1741的最大结温额定值150℃。 相比前一个示例,本示例的工作条件要好得多。 那么结论是什么呢? 使用DC-DC转换器时,必须考虑某些因素。 由于DC-DC转换器是一个开关器件,因此需要考虑到开关瞬态会表现为ADC输出频谱中的杂散(如图3所示)。
图3. 带开关杂散的数字化ADC数据FFT
这些开关杂散的开关位置取决于DC-DC转换器的开关频率以及ADC的输入频率。 开关杂散会与输入信号相混合,而杂散会在fIN – fSW和fIN + fSW处产生。 好消息是,若设计得当,可最大程度减小这些杂散的幅度;在很多情况下,杂散幅度可以减小至低于ADC频谱中的谐波或其它杂散,因而可忽略。 ADIsimPower工具提供了原理图以及布局布线建议,从而用户可获得最优设计,最大程度降低DC-DC转换器的开关动作影响(参见图4和图5)。
图4. ADP2114建议原理图
图5. ADP2114建议布局布线