電源和接地的設(shè)計(jì) - ADC外圍電路設(shè)計(jì)方法

3 電源和接地的設(shè)計(jì)
????在ADC電路中既含有模擬信號(hào)，又含有數(shù)字信號(hào)，而模擬信號(hào)部分是精密的信號(hào)處理電路，例如分辨率為10位5V量程的ADC，所對應(yīng)1LSB的模擬電壓為4．88mV。數(shù)字電路部分是與其他邏輯電路連接在一起的，工作信號(hào)為脈沖信號(hào)，信號(hào)的幅度大，頻譜寬。對于模擬信號(hào)來說，數(shù)字信號(hào)是一個(gè)干擾源，地線噪聲可達(dá)幾十毫伏，甚至幾百毫伏。如果存在接地不良，布線不當(dāng)?shù)纫蛩?，那么?shù)字噪聲將嚴(yán)重影響模擬信號(hào)部分的精度，甚至無法工作，所以對于高速ADC或高分辨率的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)要特別重視印制電路板的布線以及電源的去耦問題。為了減小地線噪聲干擾可以采取下列措施：
3．1 參考點(diǎn)的設(shè)計(jì)
??? AGND與DGND分開，建立模擬參考點(diǎn)，把所有的模擬部分都接到這個(gè)參考點(diǎn)上。此外還應(yīng)注意合理布局，盡量縮短地線的長度，加大地線的橫截面積等。
3．2 AGND和DGND連接的設(shè)計(jì)
??? AGND接模擬參考點(diǎn)，DGND接數(shù)字電路，并與數(shù)字電源地相連接，并且AGND和DGND只在靠近ADC的引腳一處進(jìn)行連接。
3．3 電源接線的設(shè)計(jì)
????多數(shù)ADC使用的不止是一種電源，通常5 V電源供數(shù)字部分使用，15 V電源供模擬部分使用。這兩組電源要分別接到AGND和DGND上，同時(shí)注意這兩組電源的變壓器繞組之間應(yīng)具有良好的絕緣和良好的靜電隔離。
3．4 電源去耦的設(shè)計(jì)
????ADC的電源要加去耦電容，并且安裝時(shí)電容要盡量靠近ADC的電源。一般情況下，電容可用1～10μF鉭電容與0．01～0．1μF高頻瓷介電容并聯(lián)。
3．5 高低噪聲電路接地的設(shè)計(jì)
????數(shù)字電路中的高頻信號(hào)電路和大電流電路屬于高噪聲電路，而ADC接口中的數(shù)字信號(hào)則屬于低噪聲電路，因此兩者應(yīng)各有接地參考點(diǎn)。前面是地線連接時(shí)需要考慮的問題，但是在實(shí)際中各電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)的差別很大，所以一般不能采取同一模式。對于一些ADC芯片說明書中已經(jīng)給出了電源和地線以及芯片評估板的印制電路布線圖，使用時(shí)要按照說明書去連接，這樣才能達(dá)到系統(tǒng)的預(yù)期指標(biāo)。

4 信號(hào)隔離的設(shè)計(jì)
????從上面的分析可知，合理的布線和接地可以有效地抑制噪聲干擾，但由于模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)仍存在共地，所以要徹底消除數(shù)字噪聲對模擬信號(hào)的影響是不可能的。此外，模擬信號(hào)在傳輸線上也容易受到干擾，這些干擾不僅對模擬信號(hào)有影響，對數(shù)字電路影響更大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生運(yùn)行錯(cuò)誤。因此采取隔離措施可以進(jìn)一步抑制干擾，常用的隔離元件是光電耦合器。根據(jù)隔離位置的不同，可分為2種隔離方式：一種是隔離模擬信號(hào)端；另一種是隔離數(shù)字信號(hào)端。由于數(shù)字信號(hào)的工作頻率較高，所以必須采用高速光電耦合器或采取加速措施，并且在微處理器中加人等待周期或增加信號(hào)鎖存器等，以協(xié)調(diào)光電耦合器引來的延遲時(shí)間，這將帶來接口電路的復(fù)雜性和降低系統(tǒng)響應(yīng)速度的負(fù)面影響。在實(shí)際應(yīng)用中，由于對不同系統(tǒng)的技術(shù)要求各有不同，所以ADC外圍電路的設(shè)計(jì)也要根據(jù)具體情況采用不同的方法。