供电电源对高速ADC精度的影响
2021-11-22任晓琨艾铁柱
任晓琨,赵 君,艾铁柱
(西安航空计算技术研究所,陕西 西安 710119)
0 引 言
数据采集是物联网应用的关键技术之一。正是通过数据采集终端将海量的环境数据汇聚起来,如温湿度、辐射、噪音等,以供后续的数据分析、设备控制与信息处理使用[1-3]。逐次逼近型ADC因其低电压、低功耗、与数字电路兼容性好的优点,在传感器、物联网等中等精度(10~12 b)、中等速度(50~200 Kb/s)领域应用广泛[4-5]。
ADC实现高精度采集首先需要提供低噪声电源,大多数ADC数据手册推荐采用低压差线性稳压器(Low Drop Output, LDO)为高精度ADC供电以便达到最佳性能[6-8]。进行ADC供电设计时应首先考虑转换器的选择。LDO的电源噪声显著低于开关电源[9],但在物联网领域,低功耗、高效热管理、最大化电源效率和严苛的体积和重量限制决定了物联网嵌入式领域开关电源的使用较多,两者形成了一定的矛盾。但如果提前确认好ADC转换器对供电轨噪声影响的敏感度,开关电源也可以用于物联网嵌入式ADC芯片的供电。
1 电源噪声影响参数及简要模型
电源噪声有两个重要参数:电源抑制比(PSRR)和电源调制比(PSMR)。其中PSRR分为PSRR-DC、PSRR-AC。
电源抑制比(Power Supply Rejection Ratio, PSRR)是指电源的输入与输出的纹波比值,可以用最低有效位(LSB)的分数、百分比或对数比值形式表示,单位为dB。
电源调制比(Power Supply Modulation Ratio, PSMR)与电源抑制比(PSRR)相似。PSRR衡量电源缺陷直接耦合到器件输出的程度,PSMR衡量电源缺陷(纹波和噪声)如何被调制到RF载波上。
ADC芯片的电源引脚根据不同的工艺与电路拓扑结构,可以视为一个衰减器,通常其衰减值在40 dB至60 dB之间[10]。……
