ADC电路设计详解

2019-04-15 17:08发布

电路描述及参数 ADC:模数转换,将模拟信号变成数字信号,便于数字设备处理。 DAC:数模转换,将数字信号转换为模拟信号与外部接口。 性能参数: MSR:采样率,定义单位周期或时间内的从信号中的采样点数,采样率越高后级的数字表示精度越高。 SFDR:无杂散动态范围,指载波频率与最大噪声的幅度比值,表征的是信号源失真。 SNR:输出的信号电压与噪声电压的比值(dB),SNR越高信号的噪声越小。 PCB设计要点分三点: 1,布局要点 Ø 电源布局及电源去偶 Ø 前级放大、衰减、滤波 Ø 相同结构对称布局 Ø 多路隔离 2,布线要点 Ø 最小回路电源分割 Ø 最短模拟前段走线衰减控制 Ø 阻抗连续控制 Ø 屏蔽包地处理 Ø 多路隔离处理 Ø 数模共地处理 Ø 磁珠桥连分地短接 Ø 模拟区平面处理 3,设计建议 布局要点Ø 电源布局及电源去偶-LDO供电系统
注:LDO供电在1MHz以下的低频噪声抑制性好,而高频噪声会通过电源和地回路向负载耦合。所以在后级需要LC和局部电源去耦,保证负载附近的高频噪声去耦。 Ø 电源布局及电源去偶-DC_DC供电系统
传统上的DC_DC电源不宜直接为ADC供电,但现在的DC_DC通过:后置滤波、精心设计的布局布线、多级的LC滤波已可以为ADC提供低噪声的供电系统。 DC_DC与LDO给ADC的供电优势:转换效率更高,可节约功耗;减小热输出,对额外散热需求减小。 Ø电源布局及电源去偶-回路要求及去偶电容布局 为保证供电系统的ADC瞬态电流的响应,需要给ADC电源提供一个大容量电容。电容应当是10uF-47uF左右的低ESR陶瓷或钽电容。ADC芯片的局部电源去耦需要靠近管脚放置小容值的高频去耦电容,电容应当是0.1uF-1uF范围内的低ESR陶瓷电容。此类电容能很好滤除芯片翻转引入的电源SSN噪声且能为芯片提供高频电流。 1. 电源模块避免靠近前级模拟输入。 2. 电源到负载路径短,减少传输噪声耦合。 3. 高频去偶电容靠近芯片电源管脚。
Ø前级放大、衰减、滤波布局
1. 输入前段布局紧凑。 2. “一”字布局,避免U型、L型布局。 3. π衰π滤波布局功能实现。
Ø相同结构对称布局 处输入图片描述
多路相同电路结构布局采用对称布局;保证走线长度一致、相位一致。 Ø多路隔离 击此处输入图片描述
1.增加多路之间的布局间距。 2.增加屏蔽腔体或屏蔽墙。 布线要点Ø最小回路电源分割 1.除考虑模拟电源布局不能靠近 前级输入外,在传输路径上应做到最短、回路最小以减小电源噪声引入。 Ø最短模拟前段走线衰减控制 设计要点: ü 最短布线长度。 ü 隔层参考阻抗控制,增加布线宽度。 ü 圆弧拐角、进盘渐变走线。 ü 第2层挖空,第3层铺模拟区下方铺地。 Ø阻抗连续控制-焊盘隔层处理 设计要点: ü器件焊盘是布线链路上阻抗突变最严重的一个因素点,隔层参考可减小焊盘增加链路走线线宽变化带来的阻抗突变。 ü第2层挖空,第3层铺模拟区下方铺地。 Ø屏蔽包地处理 设计要点: ü 屏蔽地孔间距大小决定了EMC辐射泄露的大小,越小 的屏蔽地孔距离有利于减小数模、多路模拟前段的干扰隔离。尤其是当屏蔽地孔的间距≤小于λ/20时。 ü 模拟包地有利于减小干扰但距离过小会增加信号损耗,包地距离≥1.5W宽度。 ü 模拟区表层铺屏蔽地,模拟走线周围打λ/20屏蔽地孔。 Ø多路隔离处理 点击此处输入图片描述
设计要点: ü 所有电源、地平面需要采用分割槽将多路AD输入前级的噪声耦合回路切断,减小多路之间的耦合路径。 Ø数模共地处理 设计要点: ü 共地桥不提供信号回路,只做等电位短接。 ü 桥的不易不易过宽,建议60mil左右桥连宽度。 ü 隔离槽采用20-30mil的宽度。 ü 建议在ADC芯片附近,但不要在芯片下方。 Ø磁珠桥连分地短接 设计要点: ü 共地桥不提供信号回路,只做等电位短接。 ü 多路ADC时,等电位跨接不易过多。最好两路共用一组跨接。 Ø模拟区平面处理 设计要点: ü 模拟区所有层均完全隔离,模拟区所有层铺地。 ü 数字信号布线禁止进入该区域。 ü 模拟区供电采用信号层铺铜或走线处理。 设计建议Ø布局建议 设计要点: ü 参考时钟区域独立,布线避免穿越模拟前端。 ü 电源供电系统放置独立区域。 ü数模布局分区严格,避免交错。 Ø回路耦合干扰 设计要点: ü 避免出现左图的模拟数字回路重叠,将导致回路耦合干扰。 ü 回路处理参考右图,在芯片附近采用单点共地。   仅供自己学习参考,不付法律责任!!