為什么建議 GSPS 電源使用的 PDN

本文通過討論了線性和開關(guān)電源的不同之處，并表明 GSPS ADC 與 DC-DC 轉(zhuǎn)換器搭配使用可大幅改善系統(tǒng)能效，且不會影 響 ADC 性能。本文通過輸電網(wǎng)絡(luò)組合探討 GSPS ADC 性能，并 對成本和性能進(jìn)行了對比分析。

高帶寬、高采樣速率 ADC(或 GSPS ADC)可以具有多個電源 域(比如 AVDD 或 DVDD)。隨著尺寸的縮小，不僅電源域的 數(shù)量增加，為 ADC 供電所需的不同電壓數(shù)量也有所增加。例如，AD9250,1 是一款 14 位、170 MSPS/250 MSPS、JESD204B 雙通道 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采用 180 nm CMOS 工藝制造，具有 3 個域：AVDD、 DVDD 和 DRVDD。然而，所有 3 個域都具有相同的電壓：1.8 V。

現(xiàn)在，來看一下 AD9680,2 ：一款 14 位、1.25 GSPS/1 GSPS/820 MSPS/500 MSPS JESD204B 雙通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采用 65 nm CMOS 工藝制造。這款 GSPS ADC 具有 7 個不同的域(AVDD1、 AVDD1_SR、AVDD2、AVDD3、DVDD、DRVDD 和 SPIVDD)， 以及 3 個不同的電壓：1.25 V、2.5 V 和 3.3 V。

ADP23843 和 ADP21644DC-DC 轉(zhuǎn)換器用于使電壓下降到可控水 平，以便 LDO 能夠在不進(jìn)入熱關(guān)斷的情況下進(jìn)行穩(wěn)壓操作。這 些電源域和各種電壓的日益普及是在這些采樣速率下工作所必 需的。它們可以確保各種電路域(比如采樣、時鐘、數(shù)字和串行 器)之間具有正確的隔離，同時使性能最優(yōu)。正是因?yàn)檫@個原因， ADC 制造商才設(shè)計(jì)了評估板，并推薦詳細(xì)的電源設(shè)計(jì)方案，確保 最大程度降低風(fēng)險，使性能最大化。例如，圖 1 顯示了 AD9680 評估板使用的默認(rèn) PDN 的功能框圖。根據(jù) Vita57.1 規(guī)格，電源輸 入來自 FMC(FPGA 夾層卡)連接器供應(yīng)的 12 V/1 A 和 3.3 V/3 A 電源。

用于 AD9680 評估板的默認(rèn) PDN

顯而易見，這是一種昂貴的解決方案，有 7 個 LDO 穩(wěn)壓器，每 個域一個。這款 PDN 也許是性能最優(yōu)的，但肯定不是最具性價 比或運(yùn)行成本效率最高的。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員認(rèn)為部署含有多個 ADC 的系統(tǒng)非常有難度。例如，相控陣?yán)走_(dá)方案包含成百個 AD9680，全都以同步方式工作。要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員為上百個 ADC 的每一個電壓域都分配一個 LDO 穩(wěn)壓器是不合理的。