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不良去耦技术对放大器和ADC的性能影响解析

ADI_Amy 員工 在 2015-11-16 建立的討論區
最後回覆由matemot@sina.com於2015-11-27提供

不良的去耦技术会对基础元件运算放大器和ADC带来哪些影响呢?本文为您一一解答


 

图1显示1.5 GHz高速电流反馈运算放大器AD8000的脉冲响应

两种示波器图表均使用评估板获得。左侧走线显示正确去耦的响应,右侧走线显示同一电路板上去除去耦电容后的相同响应。两种情况中,输出负载均为100 Ω。

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图1:去耦对AD8000运算放大器性能的影响



图2显示AD8000的PSRR,它与频率成函数关系

请注意,较高频率下PSRR下降至相对较低值。这意味着电源线路上的信号很容易传播至输出电路。

QQ截图20151116100930.png
图2:AD8000电源抑制比(PSRR)



图3显示用于测量AD8000 PSRR的电路。

QQ截图20151116101003.png
图3:AD8000正PSRR测试设置


现在考察正确及错误去耦对14位、105/125MSPS高性能数据转换器ADC AD9445的影响。虽然转换器通常无PSRR规格,但正确去耦仍非常重要。



图4显示正确设计电路的FFT输出。

这种情况下,对AD9445使用评估板。注意频谱较为干净。

QQ截图20151116101039.png
图4:正确去耦时AD9445评估板的FFT坐标图


AD9445的引脚排列如图5所示。

请注意,电源和接地引脚有多个。这是为了降低电源阻抗(并联引脚)。

QQ截图20151116101120.png
图5:AD9445引脚排列图

 

模拟电源引脚有33个。18个引脚连接到AVDD1(电压为+3.3 V ± 5%),15个引脚连接到AVDD2 (电压为+5 V ± 5%)。DVDD(电压为+5 V ± 5%)引脚有4个。在本实验中所用的评估板上,每个引脚具有陶瓷去耦电容。此外还有数个10 μF电解电容。



图6显示了从模拟电源去除去耦电容后的频谱。

  • 请注意,高频杂散信号增加了,还出现了一些交调产物(低频成分)
  • 信号SNR已显著降低
  • 本图与上图的唯一差异是去除了去耦电容(同样使用AD9445评估板进行测量)

QQ截图20151116101158.png

图6:从模拟电源去除电容后AD9445评估板的FFT坐标图



图7显示从数字电源去除去耦电容的结果。

注意杂散同样增加了。另外应注意杂散的频率分布。这些杂散不仅出现在高频下,而且跨越整个频谱。本实验使用转换器的LVDS版本进行。

 

可以想象,CMOS版本会更糟糕,因为LVDS的噪声低于饱和CMOS逻辑。

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图7:从数字电源去除电容后AD9445评估板的SNR图

 

 

本文摘自ADI技术指南《去耦技术》,下载完整PDF文档,请点击链接http://www.analog.com/media/cn/training-seminars/tutorials/MT-101_cn.pdf

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