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ADC信噪比的分析及高速高分辨率ADC电路的实现

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

接稳压电源进行稳压,为AD6644AST-65等模拟电路提供5V电源和3.3V电源。
  
  时钟、ADC的输出信号以及后级数字电路的数字信号的跳变都会引起电源电流的急剧变化,由于印刷电路板的电源线和地线上存在分布电阻、电容和电感,当有变化的电流经过时,其上的压降也随之变化;频率较高时,就表现为电地间的高频杂波。为降低这类杂波干扰,本电路采取以下措施:
  
  ·时钟电路的5V电源,由VCC_5VA串联一磁珠FB得到;
  
  ·AD6644AST-65后级数字电路的3.3V电源,由VCC_3.3VA串联一磁珠FB得到;
  
  ·模拟地和数字地分开布线,并在一点用磁珠FB相连;
  
  ·ADC的所有电源管脚都就近对地接去耦电容。
  
  图3
  
  磁珠对MHz级以上的信号有较好的吸收作用,能有效降低时钟电源、数字电源对AD6644AST-65模拟电源的影响,以及数字地对模拟地的影响。
  
  去耦对于高速高分辨率ADC电路尤为重要。为此,本电路采用0.01μF的NPO材料(属低损耗、超稳定的电容材料,电气特性基本上不随温度、电压、时间的变化而变化,自谐振频率较高,适用于高频场合)自01206封装的贴片电容和0.1μF的X7R材料(属稳定性电容材料,电气特性随温度、电压、时间变化不明显,适用于中、低频场合)的0805封装的贴片电容并联,有效地滤除电地间较宽频带的杂波。
  
  2.1.5电路板的布局布线
  
  ADC界于模拟电路和数字电路之间,且通常被划归为模拟电路。为减小数字电路的干扰,应将模拟电路和数字电路分开布局;为减小信号线上的分布电阻、电容和电感,应尽量缩短导线长度和增大导线之间的距离;为减小电源线和地线的阻抗,应尽量增大电源线和地线的宽度,或采用电源平面、地平面。本电路在设计印刷电路板时,都遵循了以上原则。
  
  2.2电路测试结果
  
  采用信号发生器HP8640B产生0~15MHz的单频正弦信号,经相应带通滤波器滤波(各次谐波均小于-90dBc)后作为本电路的输入信号,滤波后信号在AD6644AST-65输入端幅度为-ldBFs。
  
  AD6644AST-65输出数字信号经74LC574锁存后,存储于逻辑分析仪HPl6702A中。HPl6702A状态分析时钟取自AD6644AST-65的DRY管脚,该信号频率和AD6644AST-65采样时钟频率一致,为40MHz。
  
  通过对逻辑分析仪HPl6702A每次存储的数字信号进行16384点FFT分析,可得到奈奎斯特带宽内总功率PΣ、输入信号功率只以及总谐波失真与噪声功率之和Pn+THD=PΣ-Ps。经计算得到电路的有效位数ENOB=[SINAD(dB)-1.76]/6.02=[Ps(dB)-Pn+THD(dB)-1.76]/6.02。
  
  图3(a)、(b)、(c)为在三种不同测试条件下,AD6644AST-65输出数字信号的FFT分析频谱图和有效位数ENOB。
  
  图3(c)表明,当fin=0.96MHz、AD6644AST-65输入端采用运放AD8138直流耦合时,电路热噪声和谐波失真明显增加,电路的有效位

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