開(kāi)關(guān)電源（DC/DC轉換器）真的會(huì )降低ADC的性能嗎

工程師一般認為開(kāi)關(guān)電源會(huì )降低ADC的性能，因此通常愿意選用低壓差(LDO)線(xiàn)性穩壓器，而不使用開(kāi)關(guān)穩壓器，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(kāi)關(guān)穩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(shí)用技巧，同時(shí)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(kāi)關(guān)穩壓器，并不是任何開(kāi)關(guān)穩壓器都可以使用。從數據手冊上查閱開(kāi)關(guān)穩壓器的噪聲和紋波指標，以及開(kāi)關(guān)頻率。典型的開(kāi)關(guān)穩壓器在100kHz帶寬范圍內大概有10μV rms的噪聲。假設它們都是白噪聲，那么有關(guān)頻帶內的噪聲密度相當于31.6 nVrms/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(guān)鍵點(diǎn)。大多數高速轉換器在第一奈奎斯特區內的PSR典型值為60dB(1mV/V)。

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

另外，電源濾波、接地和布線(xiàn)也很重要。在ADC電源引腳處增加0.1 μF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(gè)簡(jiǎn)單的LC濾波器也可行，但級聯(lián)的濾波器能將開(kāi)關(guān)穩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(guān)鍵，盡量使敏感的模擬電路遠離開(kāi)關(guān)電路。欲在電源和轉換器設計方面尋求進(jìn)一步的幫助，請聯(lián)系當地的ADI現場(chǎng)應用工程師。