为GSPS 或RF 采样ADC 供电：开关与LDO

2  kΩ

ADP2164	1	IC、REG、降压ADJ、4  A、同步、16 引脚LFCSP	Analog  Devices	ADP2164ACPZ-R7
ADP1741	3	IC、REG、LDO、ADJ、2  A、16 引脚LFCSP	Analog  Devices	ADP1741ACPZ-R7
ADP171	2	IC、REG、LDO、ADJ、0.3  A、5 引脚TSOT-23	Analog  Devices	ADP171AUJZ-R7

元件选型和布局

采用各种PDN 供电时的ADC 性能不仅取决于精心设计，还取决 于元件选型以及它们在PCB 上的布局。在开关电源内产生的大 电流跳变通常会导致强磁场，它可以耦合到板上其它电磁元件 上，包括匹配网络中发现的电感以及用于耦合模拟和时钟信号的 变压器等。必须采用精心规划的电路板布局手段来防止这些磁场 耦合到关键信号上。

电感选择

由于组成输出滤波器级的电感和电容输电量较大，因此需仔细进 行选型。本例中，混合使用了屏蔽和非屏蔽电感。第一个滤波器 级使用了一个屏蔽电感。本例中，第二级可以使用非屏蔽电感。 然而，建议两级均使用屏蔽电感，最大程度降低EMI 辐射。电 感同样选用具有充足饱和电流 (ISAT) 和直流电阻 (DCR) 裕量的 器件，确保它们不会饱和，或本身产生过多压降。

电容选择

建议使用X5R 或X7R 电容作为输出滤波器电容。电容还必须具 有低ESR（等效串联电阻）。低ESR 有助于降低输出端的开关 纹波。最大程度降低总ESR 和ESI（等效串联电感）的另一个诀 窍是将电容并联连接。如图3 和表4 所示，第一个滤波器级使用 2 个22 μF 电容，而第二个滤波器级使用4 个22 μF 电容。电容 的电压额定值同样也是器件选型的重要依据。这是因为陶瓷电容 的电介质随直流偏置的增加而下降。这意味着额定值为6.3 V 的 22 μF 电容在4 V 直流偏置下最多可能下降50%。9,10 本例中，额 定值为6.3 V 的电容用于1.25 V 电源。在输出端加入更多电容确 实会略为增加BOM成本和电路板占位面积，但这样做可以保证 抑制可能会影响ADC 性能的开关噪声和纹波。

铁氧体磁珠选型

如图3 所示，铁氧体磁珠用于隔离各种域。铁氧体磁珠的选择同 样非常重要，因为如果铁氧体磁珠的DCR（直流电阻）高于所 需水平，则会导致域的电压无法达到最优。这种低电压会致使 ADC 性能（SNR 和SFDR）达不到最优。对于阻抗特性、最大 直流搭载能力以及铁氧体磁珠的DCR 应高度重视。11

PCB 布局考虑

为了最大程度减少开关稳压器和ADC 之间的干扰，DC-DC 转换 器及其开关元件应放置在远离任何磁性元件对ADC 造成干扰的 地方（比如前段匹配网络或时钟网络）。进行DC-DC 转换器布 局设计时，两级滤波器应当尽量靠近DC-DC 转换器，以便最大 程度降低环路电流。

致谢

Justin Correll 为测量和数据收集作出了贡献，在此表示衷心感谢。

结论

RF 采样（或GSPS）ADC 可对宽带宽进行数字化处理，在系统 设计方面具有独特的优势。针对这些GSPS ADC，业界正在力求 降低电源设计的复杂度、尺寸和成本。若足够重视设计、元件选 型和PCN 布局，则能够为GSPS ADC 供电的低噪声、高性价比 PDN 是有可能实现的。因此，经过部署后，开关稳压器还有助 于改善电源系统的效率，并节省运作成本和BOM，同时不会影 响性能。

参考文献
1AD9250. Analog Devices.      

2AD9680. Analog Devices.

      

3ADP2384. Analog Devices.

      

4ADP2164. Analog  Devices.

      

5Akdrick Limjoco。“了解开关调节器的输出，加快电源设计”。 模拟对话，第48 卷第3 期

      

6“Ericsson 电源模块的输出纹波和噪声测量方法”。 Ericsson。

      

7Rob Reeder。“高速ADC 的电源设计”。ADI 公司。

      

8ADIsimPE。ADI 公司。

      

9GRM21BR60J226ME39L。Murata。

      

10Istvan Novak、Kendrick Barry Williams、Jason R. Miller、GustavoBlando 和Nathaniel Shannon。“电容的直流和交流偏置依赖性。” DesignCon 2011。

      

11Jefferson Eco 和Akdrick Limjoco。AN-1368 应用笔记：铁氧体磁珠揭秘。ADI 公司。      

作者

Umesh Jayamohan [umesh.jayamohan@analog.com] 是ADI 公司高速转 换器部门（位于北卡罗来纳州格林斯博罗）的应用工程师， 于2010 年加 入ADI 公司。Umesh 于1998 年获得印度喀拉拉大学电气工程学士学位， 于2002 年获得美国亚利桑那州立大学电气工程硕士学位。