电源芯片选型之：ADC对纹波要求计算

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一个稳定的电路，离不开一个良好的电源设计，在使用高速的ADC芯片的时候，除了对电源芯片，电流、电压的要求之外，对于电源芯片纹波干扰的要求也是很严格，到底应该选用怎样的电源芯片，是否可以选用开关电源芯片来提高效率，这里我们通过计算来确定一个大概的电源芯片纹波要求的范围。
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, \; m5 L0 r2 j' g* g这里我们从ADI官网上，找到一个ADI芯片为例，AD9655，一个125MSPS，16位的ADC芯片，其芯片手册会在我的资源里进行共享。

首先，我们需要大概了解，一个芯片的噪声来源有哪几部分。首先是芯片内部固有的噪声，这部分主要就是电路的热噪声，其次就是输入噪声，这一部分主要就来自于电源的干扰，还有AD芯片的量化噪声。

' }  \/ o7 M" b: ]5 r而同时，我们需要取芯片手册上的一些数据来作为噪声计算的依据，这里我们取的是输入信号的信噪比（SNR），我们对电源纹波的要求，一定不能大于输入信号噪声的要求，否则电源会对该部分造成影响。
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SNR的定义为S/R，即输入信号功率/噪声功率。
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0 ^9 v1 H* }% J$ I: M* G) ^# g5 Z该芯片的SNR以及其测试条件如下所示：
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3 V2 k3 w, y# h: |这里我们会有一个ADC理论最高信噪比的计算公式：SNR=1.76+6.02*N（位数）=1.76+6.02*16=98dBFS，显然输入信号的信噪比是达不到理论最高信噪比的。这里取带宽为7.9Mhz时的信噪比

+ U$ |% W; L' v3 k1 [. T0 F这里我们需要先计算一下输入信号的功率Ps，从上图表格的最上方的测试条件可以看到，输入信号为Ain=-1.0dBFS，再从手册中得到输入满量程为2Vpp，见下表
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/ E' f  P* ?0 q7 a6 L/ RdBFs（dB Full scale），满量程为0dBFS，所以-1.0dbfs为满量程的0.89倍，则信号的有效值为2*0.89/（2*根号2），计算出的有效值为0.63V。

% ]' A: ]4 w) g/ I& R. [% h同时从上表可以看出，差分输入电阻为1.9K，则将输入电压转换为输入功率为（U的平方）/R=0.2mW，即-7dbm。S（db）-N（db）=77.9，则可以得到N=-87.9dbm，转换到功率为0.00162nw，再乘以输入阻抗，得到噪声电压为55.6uv。

; j9 `2 I$ w1 p  s通过计算，我们得到了测试条件下，噪声的大小，接下来我们需要计算一下，热噪声和量化噪声，从而得到对电源噪声的要求。
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) \; Z: p; G& P' x; |) E首先计算热噪声，热噪声=-174+10log（BW）dbm，这里我们输入信号的带宽BW=9.7Mhz，则得到热噪声为-104dbm,转换到功率不到0.1pw，比起噪声功率为1.62pw，我们忽略它的影响。

量化噪声，我们认为ADC的量化误差为1/2LSB，其噪声为0.707Vrms/2^16/2=5uv，其实这部分也不大，我们也可以忽略，如果不忽略的话，计算出电源需要控制的噪声为50uV左右。

如果该芯片再有电源抑制比（PSRR），这里假设为50dB，输入噪声允许的范围还会提高，该芯片没有找到这个参数，就不再计算。再假设我们设计电源芯片应该是输入噪声的-6db的衰减，最终可以得出我们需要的电源纹波应该控制在7.9mv左右。
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' e8 d( x0 X- @所以一般的开关电源不能满足我们的要求，需要LDO电源芯片来对该目标ADC芯片供电。
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damengshu

我们需要大概了解，一个芯片的噪声来源有哪几部分

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一个稳定的电路，离不开一个良好的电源设计

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SNR的定义为S/R，即输入信号功率/噪声功率