如何為ADC噪聲提供通道

在考慮ADC中的噪聲時，幾乎可以將ADC視為混頻器。如果有噪聲從各種門口中的任何一個進(jìn)入ADC，則噪聲可以表現(xiàn)在輸出數(shù)據(jù)的FFT中。

圖1顯示了我們之前討論的噪聲門口，其中包括電源輸入、模擬輸入和時鐘。但是，在使用ADC時，我錯過了更多我們絕對應(yīng)該考慮的門口。第一種是共模電壓（Vcm）輸出，為模擬輸入提供共模電平。接下來是數(shù)字輸入和輸出（I/O），它們可能是噪聲進(jìn)入ADC的路徑。最后，有一個門口可能是最容易被忽視的門口之一——地面或電路。

圖1

額外的ADC噪聲“門口”

如今，許多高速ADC都使用Vcm輸出為ADC模擬輸入提供共模基準(zhǔn)電壓。它是ADC輸入最小到最大范圍內(nèi)的中點電壓。該引腳通常需要一個大約0.1μF的去耦電容。這為輸出穩(wěn)定性以及高頻噪聲的濾波提供了一個主導(dǎo)極點。進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜ヱ罘浅Ｖ匾驗樵摴?jié)點為ADC模擬輸入的噪聲提供了潛在的直接線路。即使它是輸出，噪聲也會強行進(jìn)入ADC的內(nèi)部偏置電路。

除電容外，許多具有兩個或更多通道的ADC還需要少量串聯(lián)電阻，每次連接Vcm輸出到每個通道。這也是降噪的一種形式，因為它通常有助于減少ADC通道之間的串?dāng)_。另一種說法是，額外的串聯(lián)電阻有助于改善通道間的隔離，使來自一個通道的信號不會進(jìn)入另一個通道。

ADC的數(shù)字I/O線也是噪聲的門口。數(shù)字I/O有幾種不同的功能，因此噪聲通過每種功能進(jìn)入ADC的方式也不同。最明顯的是數(shù)字輸出接口。對于具有CMOS輸出的ADC來說，由于其單端實現(xiàn)，這更令人擔(dān)憂。

通常，具有LVDS輸出的ADC或采用串行JESD204B接口的ADC對噪聲耦合的免疫力要強得多。除數(shù)字輸出外，ADC內(nèi)部的數(shù)字電路數(shù)量也越來越多，這為通過控制線的噪聲提供了一些潛在的入口點。隨著數(shù)字內(nèi)容的增加，需要為這些功能提供 I/O。有時，額外的I/O是通過SPI（串行端口接口）完成的。有時，SPI 無法處理所有需要處理的問題。

關(guān)于SPI的附帶說明：SPI不僅是一個潛在的噪聲門，還可能導(dǎo)致其他轉(zhuǎn)換問題。各種建議表示，在系統(tǒng)運行時（進(jìn)行轉(zhuǎn)換時）不要訪問ADC的SPI。

其他I/O包括模式控制、掉電、待機、超量程指示器、同步引腳等。這些都是需要注意的事項，除了良好的布局實踐以避免噪聲耦合外，還要確保使用適當(dāng)?shù)娜ヱ睢?/p>

可能最容易被忽視的門口（我上次自己當(dāng)然也忽略了這一點）是ADC的地面。請注意，當(dāng)我說接地時，我指的是電路通用。另請注意，通常有多個接地連接，例如模擬接地和數(shù)字接地。對于這兩個理由，您有時需要考慮它們粘合或捆綁在一起的位置。這是某個時候另一個博客的主題。

地面通常被認(rèn)為是一個堅實的參考點。然而，地并不總是一個穩(wěn)定的參考點，并且可能允許噪聲進(jìn)入ADC。在系統(tǒng)設(shè)計和布局中注意接地層非常重要，以確保有足夠的平面面積而不會中斷，并且有足夠的接地過孔以允許適當(dāng)?shù)?a href="http://www.ttokpm.com/tags/電流/" target="_blank">電流返回路徑。在設(shè)計中必須考慮所有電流返回路徑，而不是假設(shè)接地是一個穩(wěn)定的參考點。

如果沒有適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)設(shè)計，噪聲可能會存在于接地層中，并可能進(jìn)入ADC。

流向其他地方的電流，而不是你認(rèn)為它將或應(yīng)該流動的地方，實際上并不是最嚴(yán)格意義上的噪音，但它顯然是麻煩。

審核編輯：郭婷