(本文摘自www.deyisupport.com) 當(dāng)談到模擬信號鏈時(shí),每個人都明白輸入信號路徑的重要性。我們設(shè)計(jì)自己的系統(tǒng),以獲取值得關(guān)注的信號并保持其完整性,同時(shí)竭盡全力來避免或減少干擾。我們特別留意沿途所置各組件的選擇......然后我們就給其供電。 筆者曾聽人把電源形容成“電路的鞋帶?!毕耠娐芬粯樱藗兂樾拥脑O(shè)計(jì)和款式做大量艱苦的工作,卻直到最后才會想起鞋帶。雖然電源往往是后添加的東西,但它們的設(shè)計(jì)可能正如信號鏈本身一樣重要。 在本系列的第一部分,筆者將介紹電源抑制(PSR)的概念,并說明電源如何能影響Δ-Σ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的性能。 直流(DC)電源“固如磐石”,對嗎? 你的電源也許并不如你想象的那樣堅(jiān)固耐用,信不信由你。從DC的角度來看,組件容差和溫度漂移都可能導(dǎo)致你的電源輸出因電路板不同和溫度變化而發(fā)生變化。輕微的變化似乎無關(guān)緊要(如果它仍在你ADC的工作條件范圍內(nèi)),但這可能會在ADC傳輸函數(shù)中產(chǎn)生額外的偏移和增益誤差。 電源也可能噪聲很大。根據(jù)它們的來源或周圍環(huán)境,DC電源還可支持交流(AC)組件。 我們都熟悉由50Hz/60Hz電源線引起的令人頭痛的頑疾(比喻)。電源線噪聲往往能找到一種途徑,可通過照明或附近設(shè)備耦合而入,即便是電池供電型應(yīng)用也難幸免。對某些應(yīng)用而言,這種噪聲可直接進(jìn)入到你值得關(guān)注的信號帶寬范圍內(nèi)。 此外,較復(fù)雜的系統(tǒng)還可用開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器來讓自己的電源“降壓”或“升壓”,從而變成另一種電壓,這樣就能由單個電源產(chǎn)生多個電源。這些開關(guān)電源的頻率存在范圍也許遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了值得關(guān)注的信號帶寬范圍,但這些頻率有可能混疊回通帶中。這會直接影響重要的AC技術(shù)參數(shù),如信噪比(SNR)和無雜散動態(tài)范圍(SFDR)。 ADC需要穩(wěn)定的純DC電源,因此該電源中的任何變化均有可能改變ADC的性能。像大多數(shù)有源組件一樣,ADC經(jīng)設(shè)計(jì)具備一些固有的抗電源變化能力,但有一點(diǎn)至關(guān)重要 —— 那就是要對該能力進(jìn)行量化,看它是否足以讓你的應(yīng)用正常運(yùn)行。 ADC對其電源的易感程度如何? ADC PSR描述了ADC輸出變化與其電源變化的相關(guān)性。有時(shí)它被指定為一個比值,稱為電源抑制比(PSRR),用分貝(dB)來表示。TI的Δ-Σ型ADC通常采用兩種方式來指定PSRR:PSRRDC和PSRRAC。 PSRRDC可衡量ADC對電源中DC位移的抑制能力。為了測定PSRRDC,你要將ADC輸入短接在一起并把它們偏置到中間電源,如圖1所示。然后,你通過一個干凈的DC電源為模擬ADC電源(AVDD)供電,并記錄輸出端的偏移電壓。當(dāng)你將電源電壓增加或減少100mV時(shí),記錄你在ADC輸出端觀察到的任何變化。圖2展示了電源電壓中100mV的變化如何讓ADS1220中的初始偏移電壓發(fā)生了562nV的變化。采用方程式1,計(jì)算出PSRRDC為-105dB。 圖1:PSRRDC測試設(shè)置 圖2:ADS1220 PSRRDC測定
方程式(1) PSRRAC可衡量ADC的電源噪聲或紋波抑制能力。為了測定PSRRAC,你要讓ADC輸入短接在一起并偏置到中間電源,同時(shí)將一個100mVpp的正弦波(VIN)添加到DC電源,如圖3所示。偏移電壓等于所需電源電壓的AC信號發(fā)生器正可一用。對于值得關(guān)注的頻率,你可記錄用快速傅立葉變換(FFT)算法計(jì)算輸出數(shù)據(jù)得出的基調(diào)振幅,并用方程式2算出PSRRAC。對ADS1278而言,要憑借2.5V的參考電壓和24位的分辨率將一個振幅為100mV的紋波從滿量程轉(zhuǎn)變到-28dB。如果該電源紋波具有60Hz的頻率,那么ADS1278將使該紋波再衰減-80dB,從而讓60Hz頻率下的輸出量值降至-108dB。產(chǎn)品說明書通常為電氣特性表中50Hz和60Hz的頻率以及典型特性圖中的所有其它頻率(高達(dá)100kHz或1MHz)提供PSRRAC規(guī)格。
圖3:PSRRAC測試設(shè)置
圖4:ADS1278 PSRRAC測定
方程式(2) 正如筆者前面所提,大多數(shù)ADC均有一定的PSR水平(基于它們的設(shè)計(jì)方式)。對于需要更強(qiáng)PSR能力的應(yīng)用,本系列的下一篇文章將討論在你的系統(tǒng)中提高PSR水平的方法。
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