由開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)的高速ADC設(shè)計(jì)(2)

　　測(cè)量結(jié)果

　　我們利用輸入訊號(hào)頻率掃描對(duì)比了5個(gè)實(shí)驗(yàn)。先使用135MSPS採(cǎi)樣速率然后使用80MSPS採(cǎi)樣速率對(duì)叁個(gè)ADS5483EVM實(shí)施了這種實(shí)驗(yàn)，均沒有觀察到巨大的性能差異。

　　在使用135MSPS採(cǎi)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(jié)果也非常接近；在某些輸入頻率（例如：80MHz）下，可以觀測(cè)到下降1至2dB。

　　圖5；10到130MHz輸入頻率掃描。

　　5個(gè)實(shí)驗(yàn)的FFT曲線圖對(duì)比（請(qǐng)參見圖6）顯示雜訊底限或突波振幅沒有出現(xiàn)較大的增加。使用LDO清除開關(guān)雜訊使得輸出頻譜看起來幾乎與乾凈5V實(shí)驗(yàn)室電源完全一樣。去除LDO以后，我們觀測(cè)到從交換式穩(wěn)壓器產(chǎn)生了兩個(gè)突波，其具有一個(gè)來自10MHz輸入音調(diào)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(gè)交換式穩(wěn)壓器來驅(qū)動(dòng)。

　　圖6：500kHz偏置突波65k點(diǎn)FFT圖。

　　RC緩沖器

　　降壓穩(wěn)壓器輸出能夠以相當(dāng)高的開關(guān)速度對(duì)非常大的電壓實(shí)施開關(guān)作業(yè)。本文中，將TPS5420的輸入電壓軌設(shè)定為10V，我們可在輸出端觀測(cè)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(qǐng)參見圖7b）。該電路提供了一個(gè)高頻接地通路，其對(duì)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?guī)缀跬耆苏疋彙Ｎ疫x用了R=2.2Ω和C=470pF的元件值。穩(wěn)壓器的開關(guān)頻率範(fàn)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(duì)R和C值進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種解決方案的代價(jià)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(wěn)壓器總功效不足1%。

　　圖7：TPS5420交換式穩(wěn)壓器。

　　我們將10MHz輸入訊號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化FFT圖繪製出來，以對(duì)比‘實(shí)驗(yàn)1’到‘實(shí)驗(yàn)4’（請(qǐng)參見圖8）。TPS5420的突波在約500kHz偏置時(shí)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(yuǎn)低于ADS5483平均突波振幅，因此SFDR性能并未降低。

　　圖8：‘實(shí)驗(yàn)1’到‘實(shí)驗(yàn)4’的標(biāo)準(zhǔn)FFT圖。

　　在‘實(shí)驗(yàn) 5‘中，我們將一個(gè)8Ω功率電阻添加到5-VVDDA電壓軌，旨在模擬電源的重負(fù)載。標(biāo)準(zhǔn)化FFT圖（請(qǐng)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(yuǎn)低于平均突波振幅。

　　圖9：添加 8Ω負(fù)載的標(biāo)準(zhǔn)化FFT圖。