開關電源(DC/DC轉換器)會降低ADC的性能嗎

　　工程師一般認為開關電源會降低ADC的性能，因此通常愿意選用低壓差(LDO)線性穩(wěn)壓器，而不使用開關穩(wěn)壓器，但這種認識并非完全正確。LDO具有較低的紋波和噪聲指標，但最近的研究表明，高效的開關穩(wěn)壓器也可用于一些轉換器設計中，前提是設計師對電路拓撲有很好的理解，運用一些實用技巧，同時采取一些必要的防范措施。

　　首先是選擇轉換器，然后選擇正確的開關穩(wěn)壓器，并不是任何開關穩(wěn)壓器都可以使用。從數據手冊上查閱開關穩(wěn)壓器的噪聲和紋波指標，以及開關頻率。典型的開關穩(wěn)壓器在100kHz帶寬范圍內大概有10μVrms的噪聲。假設它們都是白噪聲，那么有關頻帶內的噪聲密度相當于31.6nVrms/rt-Hz。

　　其次，要查閱轉換器的電源抑制(PSR)指標，以了解由于電源噪聲引起的轉換器性能下降的關鍵點。大多數高速轉換器在第一奈奎斯特區(qū)內的PSR典型值為60dB(1mV/V)。

　　在使用具有2Vpp滿量程輸入范圍、78dB信噪比和125MSPS采樣速率的16位ADC時，本底噪聲為11.26nVrms。不管噪聲源自何處，都必須低于這個值，這樣才能不影響轉換器的性能。在第一奈奎斯特區(qū)fs/2，轉換器噪聲等于89.02μVrms(11.26nVrms/rt-Hz)×sqrt(125MHz/2)。雖然開關穩(wěn)壓器的噪聲(31.6nv/rt-Hz)高過這個轉換器噪聲的兩倍，但注意轉換器還有60dB的PSRR，它能將開關穩(wěn)壓器的噪聲抑制到31.6pV/rt-Hz(31.6nV/rt-Hz×1mV/V)。這個噪聲比轉換器的本底噪聲要小得多，因此開關穩(wěn)壓器的噪聲不會降低轉換器性能。

　　另外，電源濾波、接地和布線也很重要。在ADC電源引腳處增加0.1μF電容，可以使噪聲降低到比上面的計算結果還要小。在電源輸出端增加一個簡單的LC濾波器也可行，但級聯的濾波器能將開關穩(wěn)壓器噪聲抑制得更多。眾所周知，濾波器每增加一級就能獲得約20dB/10倍頻程的噪聲抑制效果。緊密疊層的電源和地平面(間距<4mil)可以為PCB設計增加固有的高頻去耦效果。最后，良好的物理劃分是關鍵，盡量使敏感的模擬電路遠離開關電路。