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當談到模擬信號鏈時，每個人都明白輸入信號路徑的重要性。我們設(shè)計自己的系統(tǒng)，以獲取值得關(guān)注的信號并保持其完整性，同時竭盡全力來避免或減少干擾。我們特別留意沿途所置各組件的選擇......然后我們就給其供電。 筆者曾聽人把電源形容成“電路的鞋帶。”像電路一樣，人們常為鞋子的設(shè)計和款式做大量艱苦的工作，卻直到最后才會想起鞋帶。雖然電源往往是后添加的東西，但它們的設(shè)計可能正如信號鏈本身一樣重要。 在本系列的第一部分，筆者將介紹電源抑制(PSR)的概念，并說明電源如何能影響Δ-Σ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的性能。 筆者的直流(DC)電源“固如磐石”，對嗎? 您的電源也許并不如您想象的那樣堅固耐用，信不信由您。從DC的角度來看，組件容差和溫度漂移都可能導(dǎo)致您的電源輸出因電路板不同和溫度變化而發(fā)生變化。輕微的變化似乎無關(guān)緊要(如果它仍在您ADC的工作條件范圍內(nèi))，但這可能會在ADC傳輸函數(shù)中產(chǎn)生額外的偏移和增益誤差。 電源也可能噪聲很大。根據(jù)它們的來源或周圍環(huán)境，DC電源還可支持交流(AC)組件。 我們都熟悉由50Hz/60Hz電源線引起的令人頭痛的頑疾(比喻)。電源線噪聲往往能找到一種途徑，可通過照明或附近設(shè)備耦合而入，即便是電池供電型應(yīng)用也難幸免。對某些應(yīng)用而言，這種噪聲可直接進入到您值得關(guān)注的信號帶寬范圍內(nèi)。 此外，較復(fù)雜的系統(tǒng)還可用開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器來讓自己的電源“降壓”或“升壓”，從而變成另一種電壓，這樣就能由單個電源產(chǎn)生多個電源。這些開關(guān) 電源的頻率存在范圍也許遠遠超出了值得關(guān)注的信號帶寬范圍，但這些頻率有可能混疊回通帶中。這會直接影響重要的AC技術(shù)參數(shù)，如信噪比(SNR)和無雜散動態(tài)范圍(SFDR)。 ADC需要穩(wěn)定的純DC電源，因此該電源中的任何變化均有可能改變ADC的性能。像大多數(shù)有源組件一樣，ADC經(jīng)設(shè)計具備一些固有的抗電源變化能力，但有一點至關(guān)重要 —— 那就是要對該能力進行量化，看它是否足以讓您的應(yīng)用正常運行。 筆者的ADC對其電源的易感程度如何? ADC PSR描述了ADC輸出變化與其電源變化的相關(guān)性。有時它被指定為一個比值，稱為電源抑制比(PSRR)，用分貝(dB)來表示。TI的Δ-Σ型ADC通常采用兩種方式來指定PSRR：PSRRDC和PSRRAC。 PSRRDC可衡量ADC對電源中DC位移的抑制能力。為了測定PSRRDC，您要將ADC輸入短接在一起并把它們偏置到中間電源，如圖1所示。然后，您通過一個干凈的DC電源為模擬ADC電源(AVDD)供電，并記錄輸出端的偏移電壓。當您將電源電壓增加或減少100mV時，記錄您在ADC輸出端觀察到的任何變化。圖2展示了電源電壓中100mV的變化如何讓ADS1220中的初始偏移電壓發(fā)生了562nV的變化。采用方程式1，計算出PSRRDC為-105dB。 圖1：PSRRDC測試設(shè)置 圖2：ADS1220PSRRDC測定 方程式(1) PSRRAC可衡量ADC的電源噪聲或紋波抑制能力。為了測定PSRRAC，您要讓ADC輸入短接在一起并偏置到中間電源，同時將一個100mVpp的正弦波(VIN)添加到DC電源，如圖3所示。偏移電壓等于所需電源電壓的AC信號發(fā)生器正可一用。對于值得關(guān)注的頻率，您可記錄用快速傅立葉變換(FFT)算法計算輸出數(shù)據(jù)得出的基調(diào)振幅，并用方程式2算出PSRRAC。對ADS1278而言，要憑借2.5V的參考電壓和24位的分辨率將一個振幅為100mV的紋波從滿量程轉(zhuǎn)變到-28dB。如果該電源紋波具有60Hz的頻率，那么ADS1278將使該紋波再衰減-80dB，從而讓60Hz頻率下的輸出量值降至-108dB。產(chǎn)品說明書通常為電氣特性表中50Hz和60Hz的頻率以及典型特性圖中的所有其它頻率(高達100kHz或1MHz)提供PSRRAC規(guī)格。 圖3：PSRRAC測試設(shè)置 圖4：ADS1278PSRRAC測定 方程式(2) 正如筆者前面所提，大多數(shù)ADC均有一定的PSR水平(基于它們的設(shè)計方式)。對于需要更強PSR能力的應(yīng)用，本系列的下一篇文章將討論在您的系統(tǒng)中提高PSR水平的方法。 |
