专家支招：如何“消灭”ADC噪声？

数据转换器已成为连接模拟与数字世界的重要桥梁，也是工业领域中不可或缺的重要构成。继全球经济复苏以来，不断扩张的工业电子市场给广大工程师带来新的设计机会。同时，工程师也逐渐意识到数据转换器的优劣已成为工业设备高性能表现的决定因素。

鉴此，为满足工业电子市场对高性能模拟器件的强烈需求，模拟技术——特别是数据转换技术正在迅速发展变化，而作为全球领先的数据转换和信号处理技术供应商，ADI公司将继续引领技术革新，为工程师设计增添助力。

当工程师考虑ADC中的噪声时，可将ADC大致视为混频器。如果有噪声从任一入口进入ADC，就会在输出数据的FFT中表现出来。现在来看一看图1的修改版本。

图1显示了噪声入口，包括电源输入、模拟输入和时钟。然而，其中还有一些遗漏了的入口，它们在使用ADC时也是应当考虑的。首先是共模电压（Vcm）输出，其为模拟输入提供共模电平。其次，数字输入和输出（I/O）也可能是噪声进入ADC的途径。最后，还有一个最容易被忽视的入口-接地或电路公共端。

如何“消灭”ADC噪声（一）：噪声通过的方式

其他ADC噪声“入口”

广泛用于高速ADC，为ADC模拟输入提供共模基准电压。它是ADC输入最小至最大范围间的中点电压。此引脚通常需要约0.1 μF的去耦电容。这为输出稳定性和高频噪声的过滤提供了主极点。正确的去耦合很重要，因为该节点为噪声进入ADC模拟输入提供了潜在的直线通道。虽然它是一个输出，但噪声可以强行进入ADC的内部偏置电路。

除了电容，许多具有两个或两个以上通道的ADC也需要在Vcm输出至各通道的每个连接间串联少量电阻。这也是降低噪声的一种方式，通常有助于降低ADC通道间的串扰。或者说，附加的串联电阻有助于改善通道间隔离，以免一个通道上的信号跑到另一个通道上去。

在第一部分中，着重讨论了噪声通过输出和输出连接溜进ADC的一些方式。接下来看看数字I/O线路，最后讨论接地连接。

ADC的数字I/O线路也是噪声入口。数字I/O具有多种不同功能，因此噪声进入ADC的方式也不同。最明显的是数字输出接口。在此更值得关注的是采用CMOS输出的ADC，因为其采用单端输出。

通常，采用LVDS输出或串行JESD204B接口的ADC抗噪声耦合能力更强。除了数字输出，ADC本身的数字电路越来越多，为噪声通过控制线路进入提供了一些潜在的入口点。由于数字内容增加，不得不为这些功能提供I/O。有时，通过SPI（串行端口接口）完成附加I/O。而有时，SPI不能处理所有需求。

关于SPI的补充：SPI不仅是一个潜在的噪声入口，也可能造成其他转换问题。很多人建议，当系统运行时（当转换正在发生时）不要访问ADC的SPI。

其他I/O包括模式控制、关断、待机、超范围指示器、同步引脚等。所有这些都需要重视，为了避免噪声耦合，除了好的布局，还要确保正确的去耦合。

也许最容易忽视的入口就是ADC的接地。请注意，当说到“接地”的时候，指的是“电路公共端”。同时请注意，接地连接通常会有多个，例如模拟地和数字地。对于这两种接地，有时需要考虑它们在哪儿结合或连接在一起。

接地通常很自然地被认为是可靠的基准点。然而，接地并不总是稳定的基准点，也可能允许噪声进入ADC。重视系统设计和布局中的接地层是相当重要的，以便确保有足够的平面面积无割裂、接地过孔充足，以形成正确的电流返回路径。必须考虑设计中的所有电流返回路径，而不是假定接地是稳定的基准点。

系统设计如不当，噪声可能出现在接地层并可以进入ADC。通过参考阅读Bill Schweber的文章“了解你的接地”和Bruce Archambeault的文章“接地的秘密”，可以更深入地了解接地、接地电流、接地阻抗和电磁场。Bruce专门讨论了走线中的电流与处于走线正下方层中的接地或电源层是如何相互影响的，以及造成的问题。

图 如何“消灭”ADC噪声（二）：I/O线路与接地

在意料外的位置流动的电流，严格意义上来说不是噪声，但显然是麻烦。

现在已具备所有信息，可以正确考虑噪声进入ADC的入口。在此过程中，正确了解噪声进入ADC的不同方式，以及对抗噪声的方法，能够有效帮助广大工程师完成优秀的系统设计。