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解析采用开关电源为高速模数转换器供电
[发布时间]:2015年7月7日 [来源]:开关电源 [点击率]:3996
【导读】: 系统设计工程师常被要求降低总体功耗,以减少对我们环境的影响,同时降低投资和运营成本。他们还需要提高电路密度,以便实现外形尺寸更小的电子系统,并且能在更严苛的环境下工作。遗憾的是,若将高功耗解决方案...

图4 采用ADP1708 LDO进行线性电源测量的框图

图5 采用ADP2114开关稳压器进行开关电源测量的框图

  在这两种设置中,模拟输入源都采用罗德与施瓦茨公司(R&S)的SMA-100信号发生器和K&L带通滤波器。模拟输入通过一个双巴伦输入网络提供,将信号发生器的单端输出转换至ADC的差分输入。采样时钟源为低抖动Wenzel振荡器,也通过用于单端-差分转换的巴伦电路供电。两次测量的输入电源轨(在稳压器前面)均设定为3.6V。  

  ADC性能测量结果
  在每种电源配置情况下,转换器的性能都进行了测量,以确定采用开关电源时性能是否下降。SNR和SFDR(无杂散动态范围)则通过一组输入频率进行测量;结果如表1所示,采用线性稳压器与采用开关电源相比,SNR或SFDR性能未出现大的变化。

表1  线性电源与开关稳压器性能比较

  开关稳压器可以异步工作,也可以与转换器的采样时钟同步而不影响转换器性能。同步可在应用中提供更多灵活性,这在应用中可能成为一个优势。

  FFT图谱
  图6和图7分别显示了采用线性电源与采用开关电源时,模拟输入频率为70MHz 的AD9268的FFT(快速傅立叶变换)图谱。

图6 采用ADP1708线性电源的70MHz模拟输入

图7 采用ADP2114开关电源的70MHz模拟输入

  效率测量结果
  表2显示每个电源解决方案所测得的效率。采用3.6V输入电压时,开关稳压器将效率提高了35%,功耗节省了640 mW。这里节省的功耗为单个转换器节省的功耗,在采用多个ADC的系统中,节省的功耗还将显著增加。

表2  线性电源与开关稳压器效率比较

  散热图像
  图8和图9显示了采用LDO电源与采用ADP2114时,电路板电源部分的散热差别。两个图像采用相同的缩放比例。图8中 SP01、SP02和SP03测量点显示线性稳压器的温度。图9中的SP06显示ADP2114的温度,它比图9中显示的线性稳压器的温度低 10~15℃。SP04显示AD9268的温度,该温度在两个图像中差不多。还需注意的是,图9中的总背景温度更高,一个串联阻塞二极管(未标注)正在处理更高的热负载。

  

图8 采用线性电源的AD9268评估板的散热图像

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