干货——高速ADC电源设计至关重要的各种测试测量方法

电源测试

图6所示为在系统板上测量ADC PSRR的设置。分别测量每  个电源，以便更好地了解当一个交流信号施加于待测电源  之上时，ADC的动态特性。开始时使用一个高容值电容，例如100 µF非极化电解质电容。电感使用1 mH，充当直流  电源的交流阻塞器，一般将它称为“偏置-T”，可以购买采用连接器式封装的产品。 

使用示波器测量交流信号的幅度，将一个示波器探针放在电  源进入待测ADC的电源引脚上。为简化起见，将施加于电  源上的交流信号量定义为一个与转换器输入满量程相关的  值。例如，如果ADC的满量程为2V p-p，则使用200 mV p-p  或–20 dB。接下来让转换器的输入端接地(不施加模拟信号)，  查找噪底/FFT频谱中处于测试频率的误差杂散，如图5所  示。若要计算PSRR，只需从FFT频谱上所示的误差杂散值中  减去–20 dB即可。例如，如果误差杂散出现在噪底的–80 dB  处，则PSRR为–80 dB – –20 dB，即–60 dB(PSRR = 误差杂散  (dB) – 示波器测量结果(dB))。–60 dB的值似乎并不大，但如  果换算成电压，它相当于1 mV/V(或10−60/20)，这个数字对于  任何转换器数据手册中的PSRR规格而言都并不鲜见下一步是改变交流信号的频率和幅度，以便确定ADC在系  统板中的PSRR特性。数据手册中的大部分数值是典型值，  可能只针对最差工作条件或最差性能的电源。例如，相对  于其他电源，5 V模拟电源可能是最差的。应确保所有电源  的特性都有说明，如果说明得不全面，请咨询厂家。这  样，设计人员将能为每个电源设置适当的设计约束条件。 

请记住，使用LC配置测试PSRR/PSMR时有一个缺点。当扫  描目标频段时，为使ADC电源引脚达到所需的输入电平，  波形发生器输出端所需的信号电平可能非常高。这是因为  LC配置会在某一频率(该频率取决于所选的值)形成陷波滤  波器。这会大大增加陷波滤波器处的接地电流，该电流可  能会进入模拟输入端。要解决这一问题，只需在测试频率  造成测量困难时换入新的LC值。这里还应注意，LC网络  在直流条件下也会发生损耗。记住要在ADC的电源引脚上测量直流电源，以便补偿该损耗。例如，5 V电源经过LC网  络后，系统板上可能只有4.8 V。要补偿该损耗，只需升高  电源电压即可。 

PSMR的测量方式基本上与PSRR相同。不过在测量PSMR  时，需将一个模拟输入频率施加于测试设置，如图7所示。 

另一个区别是仅在低频施加调制或误差信号，目的是查看  此信号与施加于转换器的模拟输入频率的混频效应。对于  这种测试，通常使用1 kHz至100 kHz频率。只要能在基频周  围看到误差信号即混频结果，则说明误差信号的幅度可以  保持相对恒定。但也不妨改变所施加的调制误差信号幅  度，以便进行检查，确保此值恒定。为了获得最终结果，  最高(最差)调制杂散相对于基频的幅度之差将决定PSMR规  格。图8所示为实测PSMR FFT频谱的示例。

电源测试

图6所示为在系统板上测量ADC PSRR的设置。分别测量每  个电源，以便更好地了解当一个交流信号施加于待测电源  之上时，ADC的动态特性。开始时使用一个高容值电容，例如100 µF非极化电解质电容。电感使用1 mH，充当直流  电源的交流阻塞器，一般将它称为“偏置-T”，可以购买采用连接器式封装的产品。 

使用示波器测量交流信号的幅度，将一个示波器探针放在电  源进入待测ADC的电源引脚上。为简化起见，将施加于电  源上的交流信号量定义为一个与转换器输入满量程相关的  值。例如，如果ADC的满量程为2V p-p，则使用200 mV p-p  或–20 dB。接下来让转换器的输入端接地(不施加模拟信号)，  查找噪底/FFT频谱中处于测试频率的误差杂散，如图5所  示。若要计算PSRR，只需从FFT频谱上所示的误差杂散值中  减去–20 dB即可。例如，如果误差杂散出现在噪底的–80 dB  处，则PSRR为–80 dB – –20 dB，即–60 dB(PSRR = 误差杂散  (dB) – 示波器测量结果(dB))。–60 dB的值似乎并不大，但如  果换算成电压，它相当于1 mV/V(或10−60/20)，这个数字对于  任何转换器数据手册中的PSRR规格而言都并不鲜见下一步是改变交流信号的频率和幅度，以便确定ADC在系  统板中的PSRR特性。数据手册中的大部分数值是典型值，  可能只针对最差工作条件或最差性能的电源。例如，相对  于其他电源，5 V模拟电源可能是最差的。应确保所有电源  的特性都有说明，如果说明得不全面，请咨询厂家。这  样，设计人员将能为每个电源设置适当的设计约束条件。 

请记住，使用LC配置测试PSRR/PSMR时有一个缺点。当扫  描目标频段时，为使ADC电源引脚达到所需的输入电平，  波形发生器输出端所需的信号电平可能非常高。这是因为  LC配置会在某一频率(该频率取决于所选的值)形成陷波滤  波器。这会大大增加陷波滤波器处的接地电流，该电流可  能会进入模拟输入端。要解决这一问题，只需在测试频率  造成测量困难时换入新的LC值。这里还应注意，LC网络  在直流条件下也会发生损耗。记住要在ADC的电源引脚上测量直流电源，以便补偿该损耗。例如，5 V电源经过LC网  络后，系统板上可能只有4.8 V。要补偿该损耗，只需升高  电源电压即可。 

PSMR的测量方式基本上与PSRR相同。不过在测量PSMR  时，需将一个模拟输入频率施加于测试设置，如图7所示。 

另一个区别是仅在低频施加调制或误差信号，目的是查看  此信号与施加于转换器的模拟输入频率的混频效应。对于  这种测试，通常使用1 kHz至100 kHz频率。只要能在基频周  围看到误差信号即混频结果，则说明误差信号的幅度可以  保持相对恒定。但也不妨改变所施加的调制误差信号幅  度，以便进行检查，确保此值恒定。为了获得最终结果，  最高(最差)调制杂散相对于基频的幅度之差将决定PSMR规  格。图8所示为实测PSMR FFT频谱的示例。