DC-DC转换器与ADC电源接口

<[p] >在前面的文章中，我们讨论了关于ADC电源输入的各种话题;现在，让我们顺着这个方向，略为扩充一下我们的话题。<[p] >目前为止，我们讨论了各种不同类型的ADC电源输入，以及驱动它们的一些方法。 我们主要偏重于使用LDO，但也看出来，这并不总是最好的方法。 取决于系统的限制因素和性能规格，采用其它拓扑可能会更好。 因此之故，让我们看看使用DC-DC转换器(有时也称为开关调节器)以及LDO来驱动ADC电源输入的情况(见图1)。<[p] style="text-align: center;"><[p] style="text-align: center;">图1. 至ADC电源输入 采用DC-DC转换器和LDO驱动ADC电源输入<[p] >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。<[p] >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AD[p] 2114 DC-DC转换器和AD[p] 1741 LDO。 可以下载该器件的ADIsim[p] ower工具，来计算AD[p] 2114的功耗。 该工具将帮助我们计算AD[p] 2114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。<[p] >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)。<[p] style="text-align: center;"><[p] style="text-align: center;">图2. AD[p] 2114/AD[p] 2116 ADIsim[p] ower Designer工具<[p] >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AD[p] 1741的功耗;现在我们可以从AD[p] 2114获得2.5 V电源电压。<[p] >这种情况下，AD[p] 1741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 + [p] d x θ ja = 85℃ + 276.5 mW x 42℃/W = 96.61℃;该数值大幅低于AD[p] 1741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)。<[p] style="text-align: center;"><[p] style="text-align: center;">图3. 带开关杂散的数字化ADC数据FFT<[p] >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。 ADIsim[p] ower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)。<[p] style="text-align: center;"><[p] style="text-align: center;">&nbs[p] ;<[p] style="text-align: center;">图4. AD[p] 2114建议原理图<[p] style="text-align: center;"><[p] style="text-align: center;">图5. AD[p] 2114建议布局布线<[p] >我鼓励大家使用ADIsim[p] ower工具。 当需要为系统生成电源设计时，该工具十分好用。 本文中，我们将此工具用于ADC;但这款工具并不局限于ADC。