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提高模数转换器系统电源抑制比的四个方法 发布时间:2020-02-22 阅读人数:

好吧,所以电源很重要-我还能做什么?

我之前的文章解释了电源变化和噪声对模数转换器(ADC)性能的影响。谢天谢地,你的数据采集系统不是注定的。这里有四个步骤,您可以采取,以确保您的模数转换器是不易受变化和噪声在您的电源。


一、选择具有良好电源抑制比(PSRR)的ADC

当然,保护系统性能不受电源影响的最佳方法是首先选择具有足够PSRR的ADC。如果您选择的ADC不能完全满足您的PSRR需求,您可以通过在原始开关电源之后添加一个高PSRR低漏失稳压器(LDO)来提高系统PSRR。这将有助于清除任何剩余的波纹,并直接添加到整个系统的PSRR。看看高PSSR LDO,如3-V至36-V、150毫安、超低噪音TPS7A4901。
图1:增加TPS7A4901以改善电源抑制。

二、适当的去耦和滤波

电源去耦通常发生在系统中的两点:电源和设备电源引脚。较大的“散装”去耦电容器(通常为1μF及以上)通常直接放置在电源输出端并接地。这有助于稳定电源,并立即过滤尽可能多的电源噪音。有时,如果期望电流消耗较大,可以将额外的大容量电容器放置在靠近ADC引脚的位置。

将额外的较小或“本地”去耦电容器(通常为1μF及以下)放置在最靠近ADC电源引脚的位置,以帮助滤除沿途拾取的任何噪声。并联使用两个局部去耦电容器(即1μF和100nF)将在更宽的频率范围内提供低阻抗。


三、注意布局

像对待所有其他重要的模拟信号一样对待电源的布线。您需要提供从电源到ADC电源管脚的最直接和最小感应路径。如果你不能使用动力飞机,保持短而直接的轨迹,但要足够宽,以处理预期的电流流。直接在地平面上布线电源线,使回流电流尽可能容易地回到电源。

在处理瞬态时,低电感尤其重要。当ADC要求电源电流突然增加时(例如在通电时),高电感可能会“阻塞”电源。如果模拟和数字接地之间存在任何电感,则瞬态可能在它们之间产生超过绝对最大额定值的电压差,从而对ADC造成永久性损坏。图3显示了一些设备,如ADS1278,对AGND和DGND之间的允许电压差有非常严格的限制。

四、注意某些电源频率

如果电源噪声确实能通过滤波和去耦,delta-sigma adc还有最后一道防线:数字滤波器。数字滤波器最重要的功能之一是衰减带外信号;然而,滤波器的响应是重复的,并以调制器采样频率(fMOD)的倍数返回到0dB。这些频率附近的电源噪声可能会混入感兴趣的信号带宽。

提高模数转换器系统电源抑制比的四个方法

如果必须使用开关电源,请将其同步到输出数据速率的精确倍数。根据滤波器的响应,开关频率下的音调会折回到直流,或者会被滤波器的凹口衰减。一些在温度变送器和信号隔离器中使用的精密ADC,如24位ADS1220和ADS1248,包括额外的滤波器陷波器,频率为50赫兹/60赫兹,用于选择输出数据速率。

我希望本博客系列的第1部分和第2部分能让您对电源如何影响ADC性能以及如何减轻它们对系统的影响有一个更高层次的理解。下次记得多注意你的电源设计!


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