【導讀】本文將為大家講解：如何“消滅”ADC噪聲？可以正確考慮噪聲進(jìn)入ADC的入口。在此文中，大家可以正確了解噪聲進(jìn)入ADC的不同方式，以及對抗噪聲的方法，能夠有效幫助廣大工程師完成優(yōu)秀的系統設計。
數據轉換器已成為連接模擬與數字世界的重要橋梁，也是工業(yè)領(lǐng)域中不可或缺的重要構成。繼全球經(jīng)濟復蘇以來(lái)，不斷擴張的工業(yè)電子市場(chǎng)給廣大工程師帶來(lái)新的設計機會(huì )。同時(shí)，工程師也逐漸意識到數據轉換器的優(yōu)劣已成為工業(yè)設備高性能表現的決定因素。
鑒此，為滿(mǎn)足工業(yè)電子市場(chǎng)對高性能模擬器件的強烈需求，模擬技術(shù)——特別是數據轉換技術(shù)正在迅速發(fā)展變化，而作為全球領(lǐng)先的數據轉換和信號處理技術(shù)供應商，ADI公司將繼續引領(lǐng)技術(shù)革新，為工程師設計增添助力。
當工程師考慮ADC中的噪聲時(shí)，可將ADC大致視為混頻器。如果有噪聲從任一入口進(jìn)入ADC，就會(huì )在輸出數據的FFT中表現出來(lái)?，F在來(lái)看一看圖1的修改版本。
圖1顯示了噪聲入口，包括電源輸入、模擬輸入和時(shí)鐘。然而，其中還有一些遺漏了的入口，它們在使用ADC時(shí)也是應當考慮的。首先是共模電壓（Vcm）輸出，其為模擬輸入提供共模電平。其次，數字輸入和輸出（I/O）也可能是噪聲進(jìn)入ADC的途徑。最后，還有一個(gè)最容易被忽視的入口-接地或電路公共端。
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如何“消滅”ADC噪聲（一）：噪聲通過(guò)的方式
其他ADC噪聲“入口”
廣泛用于高速ADC，為ADC模擬輸入提供共?；鶞孰妷?。它是ADC輸入最小至最大范圍間的中點(diǎn)電壓。此引腳通常需要約0.1 μF的去耦電容。這為輸出穩定性和高頻噪聲的過(guò)濾提供了主極點(diǎn)。正確的去耦合很重要，因為該節點(diǎn)為噪聲進(jìn)入ADC模擬輸入提供了潛在的直線(xiàn)通道。雖然它是一個(gè)輸出，但噪聲可以強行進(jìn)入ADC的內部偏置電路。
除了電容，許多具有兩個(gè)或兩個(gè)以上通道的ADC也需要在Vcm輸出至各通道的每個(gè)連接間串聯(lián)少量電阻。這也是降低噪聲的一種方式，通常有助于降低ADC通道間的串擾?；蛘哒f(shuō)，附加的串聯(lián)電阻有助于改善通道間隔離，以免一個(gè)通道上的信號跑到另一個(gè)通道上去。
在第一部分中，著(zhù)重討論了噪聲通過(guò)輸出和輸出連接溜進(jìn)ADC的一些方式。接下來(lái)看看數字I/O線(xiàn)路，最后討論接地連接。
ADC的數字I/O線(xiàn)路也是噪聲入口。數字I/O具有多種不同功能，因此噪聲進(jìn)入ADC的方式也不同。最明顯的是數字輸出接口。在此更值得關(guān)注的是采用CMOS輸出的ADC，因為其采用單端輸出。
通常，采用LVDS輸出或串行JESD204B接口的ADC抗噪聲耦合能力更強。除了數字輸出，ADC本身的數字電路越來(lái)越多，為噪聲通過(guò)控制線(xiàn)路進(jìn)入提供了一些潛在的入口點(diǎn)。由于數字內容增加，不得不為這些功能提供I/O。有時(shí)，通過(guò)SPI（串行端口接口）完成附加I/O。而有時(shí)，SPI不能處理所有需求。
關(guān)于SPI的補充：SPI不僅是一個(gè)潛在的噪聲入口，也可能造成其他轉換問(wèn)題。很多人建議，當系統運行時(shí)（當轉換正在發(fā)生時(shí)）不要訪(fǎng)問(wèn)ADC的SPI。
其他I/O包括模式控制、關(guān)斷、待機、超范圍指示器、同步引腳等。所有這些都需要重視，為了避免噪聲耦合，除了好的布局，還要確保正確的去耦合。
也許最容易忽視的入口就是ADC的接地。請注意，當說(shuō)到“接地”的時(shí)候，指的是“電路公共端”。同時(shí)請注意，接地連接通常會(huì )有多個(gè)，例如模擬地和數字地。對于這兩種接地，有時(shí)需要考慮它們在哪兒結合或連接在一起。
接地通常很自然地被認為是可靠的基準點(diǎn)。然而，接地并不總是穩定的基準點(diǎn)，也可能允許噪聲進(jìn)入ADC。重視系統設計和布局中的接地層是相當重要的，以便確保有足夠的平面面積無(wú)割裂、接地過(guò)孔充足，以形成正確的電流返回路徑。必須考慮設計中的所有電流返回路徑，而不是假定接地是穩定的基準點(diǎn)。
系統設計如不當，噪聲可能出現在接地層并可以進(jìn)入ADC。通過(guò)參考閱讀Bill Schweber的文章“了解你的接地”和Bruce Archambeault的文章“接地的秘密”，可以更深入地了解接地、接地電流、接地阻抗和電磁場(chǎng)。Bruce專(zhuān)門(mén)討論了走線(xiàn)中的電流與處于走線(xiàn)正下方層中的接地或電源層是如何相互影響的，以及造成的問(wèn)題。
圖 如何“消滅”ADC噪聲（二）：I/O線(xiàn)路與接地
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在意料外的位置流動(dòng)的電流，嚴格意義上來(lái)說(shuō)不是噪聲，但顯然是麻煩。
現在已具備所有信息，可以正確考慮噪聲進(jìn)入ADC的入口。在此過(guò)程中，正確了解噪聲進(jìn)入ADC的不同方式，以及對抗噪聲的方法，能夠有效幫助廣大工程師完成優(yōu)秀的系統設計。
