去耦與ADC接口

本文將針對《單個低壓差(LDO)穩(wěn)壓器與ADC電源接口》中給出的例子做進一步探討。該例使用較少的LDO，合并了ADC的電源軌，同時利用鐵氧體磁珠保持隔離。到目前為止，還有另外一個非常重要的事項，便是適當?shù)碾娫慈ヱ?。之前關(guān)注的重點是在較高層次上，現(xiàn)在看看哪些拓撲結(jié)構(gòu)可以用于ADC電源。

先回到之前《單個低壓差(LDO)穩(wěn)壓器與ADC電源接口》中的例子，并加上去耦。去耦電容(圖1中用n個電容表示)的尺寸和值取決于多個因素，如電源電壓、工作頻率、ADC功耗、LDO特性等。 有許多事項需要考慮，但就本討論而言，假設(shè)已經(jīng)選好適當?shù)娜ヱ铍娙?。請?wù)必注意，良好的設(shè)計規(guī)程是將電源輸入適當?shù)厝ヱ钪罙DC。

圖1 . 采用單個LDO驅(qū)動多個ADC電源輸入 (正確去耦)

很多情況下，系統(tǒng)可提供高電壓電源，但ADC需要較低的電源電壓。當今許多ADC采用1.8V電源電壓，而很多系統(tǒng)提供6V或12V等高電源電壓(某些情況下甚至更高)?？紤]這樣一個例子：系統(tǒng)提供6V電源電壓，ADC需要1.8V電源輸入。 就本討論而言，主要是關(guān)注ADC的模擬電源、數(shù)字電源和驅(qū)動器電源輸入。輸入緩沖器電源常常是3.3V之類的較高電壓，但不是高電流電源輸入，因此從6V降至3.3V可利用單個LDO實現(xiàn)。

圖2. 至ADC電源輸入

降低高輸入電壓以便用于ADC的低電源電壓輸入

這里是一個采用14位250MSPS雙通道AD9250的例子。 AD9250數(shù)據(jù)手冊給出的典型總功耗為711mW。 此ADC有三個電源輸入，分別是模擬電源(AVDD)、數(shù)字電源(DVDD)和驅(qū)動器電源(DRVDD)。利用圖1所示的拓撲結(jié)構(gòu)計算功耗和結(jié)溫。對于本例，可以使用兩個ADP1741 LDO，一個提供3.3V輸出，一個提供1.8V輸出，從而得到所需的電源電壓，如圖1所示。

首先計算AD9250消耗的總電流。 將其三個電源的電流需求相加，便得到AD9250的總電流需求：255mA (IAVDD) + 140mA (IDRVDD + IDVDD) = 395mA。 先看ADP1741從6V電源輸入產(chǎn)生3.3V電壓的情況。 這種情況下，ADP1741的功耗為(6V – 3.3V) x 395mA = 1.067W。 這意味著，最大結(jié)溫Tj將等于TA + Pd x Θja = 85oC + 1.067W x 42oC/W = 129.79oC，小于ADP1741的最大額定結(jié)溫150oC。

這是供電軌上兩個壓降中較大的一個，因此，第二個ADP1741也不存在問題，讓我們通過計算證明。 第二個ADP1741與第一個ADP1741相同，因此電流需求也是395mA。 第二個ADP1741的壓降為3.3V – 1.8V = 1.5V。 計算功耗，得到(3.3V – 1.8V) x 395mA = 0.5925W。 現(xiàn)在計算最大結(jié)溫：85oC + 0.5925W x 42oC/W = 109.89oC，同樣小于ADP1741的最大額定結(jié)溫。 假設(shè)已經(jīng)正確選擇鐵氧體磁珠和去耦電容，那么該ADC就有了切實可行的電源。