由開關電源驅動的高速ADC設計(2)

2012年05月06日 11:20 來源:本站整理 作者:秩名 我要評論(0)

  測量結果

  我們利用輸入訊號頻率掃描對比了5個實驗。先使用135MSPS採樣速率然后使用80MSPS採樣速率對叁個ADS5483EVM實施了這種實驗,均沒有觀察到巨大的性能差異。

  在使用135MSPS採樣速率情況下,SNR和SFDR的頻率掃描如圖5所示。在10到130MHz輸入頻率下SNR的最大變化約為0.1dB。SFDR結果也非常接近;在某些輸入頻率(例如:80MHz)下,可以觀測到下降1至2dB。

  

  圖5;10到130MHz輸入頻率掃描。

  5個實驗的FFT曲線圖對比(請參見圖6)顯示雜訊底限或突波振幅沒有出現較大的增加。使用LDO清除開關雜訊使得輸出頻譜看起來幾乎與乾凈5V實驗室電源完全一樣。去除LDO以后,我們觀測到從交換式穩壓器產生了兩個突波,其具有一個來自10MHz輸入音調的約500kHz頻率偏置。RC緩衝器電路降低這些突波振幅約3dB,從約-108dBc降到了約-111dBc。這一值低于ADS5483的平均突波振幅,其顯示ADS5483可在不犧牲SNR或SFDR性能的情況下直接由一個交換式穩壓器來驅動。

  

  圖6:500kHz偏置突波65k點FFT圖。

  RC緩沖器

  降壓穩壓器輸出能夠以相當高的開關速度對非常大的電壓實施開關作業。本文中,將TPS5420的輸入電壓軌設定為10V,我們可在輸出端觀測到許多過衝和振鈴,如圖7a所示。為了吸收一些電源電路電抗能量,我們將RC緩衝電路添加到了TPS5420的輸出(請參見圖7b)。該電路提供了一個高頻接地通路,其對過衝起到了一些阻滯作用。圖7a顯示RC緩衝器降低過衝約50%,并且幾乎完全消除了振鈴。我選用了R=2.2Ω和C=470pF的元件值。穩壓器的開關頻率範圍可以為500kHz到約6MHz,具體取決于製造廠商,因此可能需要我們對R和C值進行調節。這種解決方案的代價是帶來一些額外的分流電阻AC功耗(儘管電阻非常?。?,其降低穩壓器總功效不足1%。

  

  圖7:TPS5420交換式穩壓器。

  我們將10MHz輸入訊號標準化FFT圖繪製出來,以對比‘實驗1’到‘實驗4’(請參見圖8)。TPS5420的突波在約500kHz偏置時清晰可見。緩衝器降低突波振幅約3dB,而低雜訊LDO則完全消除了突波。需要注意的是,RC緩衝器(無LDO)的突波振幅約為-112dBc,遠低于ADS5483平均突波振幅,因此SFDR性能并未降低。

  

  圖8:‘實驗1’到‘實驗4’的標準FFT圖。

  在‘實驗 5‘中,我們將一個8Ω功率電阻添加到5-VVDDA電壓軌,旨在模擬電源的重負載。標準化FFT圖(請參見圖9)并未顯示出很多不同。去除RC緩衝器以后,突波增加約4.5dB;其仍然遠低于平均突波振幅。

  

  圖9:添加 8Ω負載的標準化FFT圖。

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