SAR ADC功率技術(shù)規格的謎團

逐次逼近寄存器(SAR)型ADC的謎團之一，或者至少是造成嚴重混淆的原因，就是計算系統級的確切電源需求。經(jīng)研究發(fā)現，相關(guān)技術(shù)手冊對于該技術(shù)規格讓人難以捉摸，而且令人沮喪。

SAR ADC提供一種低功耗方法來(lái)測量輸入信號。很多時(shí)候，功耗與采樣速率成正比，可形成非常高效的測量系統。這就意味著(zhù)，為計算ADC的總功耗，需要考慮所有的電源引腳。

對于SAR轉換器，通常有三個(gè)潛在的功耗軌：VDD電源、參考輸入和數字接口IO電源。VDD電源向模擬電路和ADC內核供電。

對于需要外部基準電壓的SAR，參考輸入是一個(gè)開(kāi)關(guān)電容輸入，其在SAR轉換位校驗期間消耗充電電流。這可能是非常重要的功耗源，其取決于A(yíng)DC吞吐速率以及內部電容DAC的尺寸。ADC吞吐速率越高，轉換位校驗(電容充電)越多，因此消耗在電容DAC陣列的電流越多。

同樣，更大的電容DAC就意味著(zhù)更多的電容需要充電，這就造成了更高的電流消耗。如果采用大的電容DAC，會(huì )對基準電壓源驅動(dòng)電路造成問(wèn)題，可能需要更高功率的基準電壓源電路。對于模擬輸入也是一樣，在采集過(guò)程中需要更強的驅動(dòng)放大器來(lái)驅動(dòng)更高的電容DAC負載。有時(shí)，與模擬輸入相關(guān)的其它電路通過(guò)基準電壓源供電，這就進(jìn)一步增加了功耗。一些ADC帶有內部基準電壓源緩沖器，使參考輸入具有高阻抗。在這種情況下，緩沖器通過(guò)另一個(gè)電源引腳來(lái)提供必要的基準電流。

數字IO電源消耗功率取決于吞吐/輸出數據速率，以及數據輸出線(xiàn)路的負載條件。同樣，因為傳輸轉換數據需要更高的時(shí)鐘頻率，所以ADC吞吐速率更高意味著(zhù)數字IO的功耗更大。由于充放電的原因，數據輸出線(xiàn)路的任何電容負載都會(huì )增加數字IO電流。高時(shí)鐘頻率ADC在高吞吐速率下，數字接口的功耗會(huì )非常顯著(zhù)。

許多相關(guān)的數據手冊?xún)H會(huì )列出VDD電源的功率。設計師必須深入研究技術(shù)規格表，以確定基準電壓源和數字電源功率的要求。為從系統層次精確測量功耗，所有這三種輸入都需要考慮。

然而，在說(shuō)明像功耗這樣重要的要求時(shí)，為什么有些數據手冊不把所有的技術(shù)規格都考慮進(jìn)去，這對于眾多設計師而言一直都是一個(gè)謎團。