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高精度ADC信號鏈中固定頻率雜散問題分析及解決辦法


時間:2017-11-23 作者:儀商網
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圖2.eval-AD4003FMCZ評估板上觀察到的雜散問題


其次,進行測試,判斷雜散是否來自模擬輸入端。測試結果如下:

移除差分模擬輸入調理電路后,雜散降低。

在AD4003的緩沖放大器ADA4807-1前端插入一個窄帶RC濾波器(如1 kΩ,10 nF)后,雜散降低。

這些結果表明,雜散導致的噪聲可能會通過調理電路進入AD4003的模擬輸入端。然后,斷開傳感器輸出,移除調理電路,僅留下VREF/2 CM電壓輸入(在ADA4807-1的同相輸入端)。但仍然存在雜散,并且具有近似的電平。

那么,懷疑干擾源有可能位于eval-AD4003FMCZ信號鏈周圍。為了證明此點,在eval-AD4003FMCZ評估板和SDP-H1控制器板上多處放置銅箔屏蔽罩。其結果是,當銅箔屏蔽罩覆蓋SDP-H1板上的DC-DC電源時,如圖3所示,雜散就會消失。277.5 kHz雜散頻率剛好與ADP2323?穩壓器的編程開關頻率相符。圖4顯示了eval-AD7616SDZ GUI FFT捕獲的3.3 V VADJ_FMC開關頻率功率。


圖3.VADJ_FMC電感L5被銅箔屏蔽罩覆蓋。


圖4.eval-AD7616SDZ GUI FFT捕獲的VADJ_FMC 3.3 V開關紋波。


得出的結論是,DC-DC開關頻率干擾是由8.2 μH電感L5發出的。該干擾從緩沖放大器ADA4807-1的輸入端注入信號鏈,然后進入AD4003 ADC的模擬輸入端。

針對這種DC-DC電源轉換器導致的雜散問題,可行的解決方案有:

  • 在AD4003 ADC前端使用一個低通濾波器,以在應用帶寬允許的情況下,將耦合的DC-DC開關頻率干擾衰減到符合設計目標的程度(即雜散位于噪底以下)。
  • 使用L5為屏蔽電感的新型SDP-H1板(BOM版本1.4)。輻射干擾功率降低,因此AD4003 ADC頻譜中捕獲的雜散功率也低得多。
  • VADJ_FMC的電壓電平可通過eval-AD4003FMCZ評估板上的EEPROM進行編程。試驗證明,使用較低的電壓電平(如VADJ_FMC為2.5 V)也會使雜散消失。

由AC-DC適配器噪聲耦合通過外部基準源而導致的雜散問題

ADC參考其直流基準電壓電平將模擬信號量化成一個數字碼。因此,直流基準電壓輸入上的噪聲將直接饋入ADC輸出的數字碼。

AD7175-2是一款低噪聲、快速建立、多路復用、2/4通道(全差分/偽差分)Σ-Δ型ADC,可用于低帶寬輸入。在eval-AD7175SDZ評估板的信號鏈測試中,在60 kHz附近捕獲到一簇雜散信號,如圖5所示。


圖5.eval-AD7175-2SDZ評估板上觀察到的雜散問題。


經過評估發現,AD7175-2 ADC的電源和模擬調理電路都處于良好狀態。但是,如圖6中所示,AD7175-2的5 V基準電壓輸入由ADR445基準源生成,該基準源的9 V直流電源來自評估板外部的AC-DC適配器。接下來,使用一個工作臺9 V直流電源模塊替換該適配器。結果雜散簇消失,僅在60 kHz處留下一個窄帶雜散。


圖6.eval-AD7175-2SDZ評估板上觀察到雜散問題。

關鍵詞:轉換器 信號鏈 雜散信號    瀏覽量:925

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