实用干货——6种常见杂散问题的成因分析及解决办法

虽然目前的高分辨率SAR ADC和Σ-Δ ADC可提供高分辨率和低噪声，但可能难以实现数据手册上的额定SNR性能。而要达到最佳SFDR，也就是在系统信号链中实现无杂散的干净噪底，可能就更加困难了……


杂散信号可能源于ADC周围的不合理电路，也有可能是因恶劣工作环境下出现的外部干扰而导致。针对高分辨率、精密ADC应用中的杂散问题，今天将介绍5种判断其根本原因的方法，并提出相应的解决方案。


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由ADC周围DC-DC电源而导致的杂散问题
由于DC-DC开关稳压器会产生较高的纹波噪声，通常建议将LDO作为在精密测量系统中为精密ADC生成低噪声电源轨的解决方案。固定频率或脉宽调制开关稳压器会产生开关纹波，该纹波一般位于几万至几兆赫兹固定频率处。固定频率噪声可能会通过ADC的PSRR机制馈入ADC转换代码中。



某些设计师可能会因电路板空间有限或预算问题而在精密ADC应用中采用DC-DC开关稳压器。为了实现理想的信号链性能，他们必须限制纹波噪声或使用高PSRR ADC，以确保这些纹波噪声低于ADC噪底。否则，在ADC输出频谱的开关频率处可能会出现杂散，这有可能会使信号链的动态范围降级。


AD7616 是一款16位数据采集系统(DAS)，支持在电力线监控中对16个通道进行双路同步采样。该器件具有很高的PSRR，将能有效地抑制/衰减开关纹波。例如，将一个在100 kHz处有100 mV峰峰值纹波噪声的DC-DC开关电源用于AD7616，VCC为5 V，±10 V输入范围。


则因纹波导致的数字码噪声为：


对于一个16位转换器而言，ADC输出端出现的这种纹波电平是非常低的。ADC的高PSRR性能使得设计师们也可以在精密测量系统中采用开关稳压器。


图1.AD7616 PSRR与纹波频率的关系。


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因DC-DC电源辐射而导致的杂散问题
仅仅使用高PSRR ADC并不能保证开关稳压器在精密测量系统中不会造成任何问题。开关稳压器产生的纹波噪声可能会通过其他方式馈入ADC的数字码中。



AD4003 是一款低噪声、低功耗、高速、18位、2 MSPS精密逐次逼近型寄存器(SAR) ADC。在EVAL-AD4003FMCZ评估板交流性能测试过程中，在277.5 kHz附近出现约