案例分享:高精度ADC電路板的布局與布線方案
發布時間:2016-10-28 責任編輯:sherry
【導讀】最優PCB布局布線對於使ADC達(da)到(dao)預(yu)期(qi)的(de)性(xing)能(neng)十(shi)分(fen)重(zhong)要(yao)。當(dang)設(she)計(ji)包(bao)含(han)混(hun)合(he)信(xin)號(hao)器(qi)件(jian)的(de)電(dian)路(lu)時(shi),你(ni)應(ying)該(gai)始(shi)終(zhong)從(cong)良(liang)好(hao)的(de)接(jie)地(di)安(an)排(pai)入(ru)手(shou),並(bing)且(qie)使(shi)用(yong)最(zui)佳(jia)組(zu)件(jian)放(fang)置(zhi)位(wei)置(zhi)和(he)信(xin)號(hao)路(lu)由(you)走(zou)線(xian)將(jiang)設(she)計(ji)分(fen)為(wei)模(mo)擬(ni)、數字和電源部分。
在設計一個高性能數據采集係統時,勤奮的工程師仔細選擇一款高精度ADC,yijimoniqianduantiaojiedianlusuoxudeqitazujian。zaijigexingqideshejigongzuozhihou,zhixingfangzhenbingyouhuadianluyuanlitu,weilegangongqi,shejirenyuanxunsudijiangdianlubanbujubuxianzuhezaiyiqi。yigexingqizhihou,diyigeyuanxingdianlubanbeiceshi。chuhuyuliao,dianlubanxingnengyuyuqidebuyiyang。
最優PCB布局布線對於使ADC達(da)到(dao)預(yu)期(qi)的(de)性(xing)能(neng)十(shi)分(fen)重(zhong)要(yao)。當(dang)設(she)計(ji)包(bao)含(han)混(hun)合(he)信(xin)號(hao)器(qi)件(jian)的(de)電(dian)路(lu)時(shi),你(ni)應(ying)該(gai)始(shi)終(zhong)從(cong)良(liang)好(hao)的(de)接(jie)地(di)安(an)排(pai)入(ru)手(shou),並(bing)且(qie)使(shi)用(yong)最(zui)佳(jia)組(zu)件(jian)放(fang)置(zhi)位(wei)置(zhi)和(he)信(xin)號(hao)路(lu)由(you)走(zou)線(xian)將(jiang)設(she)計(ji)分(fen)為(wei)模(mo)擬(ni)、數字和電源部分。
參考路徑是ADC布局布線中最關鍵的,這是因為所有轉換都是基準電壓的一個函數。在傳統逐次逼近寄存器 (SAR) ADC架構中,參考路徑也是最敏感的,其原因是基準引腳上會有一個到基準源的動態負載。
由於基準電壓在每次轉換期間被數次采樣,高電流瞬變出現在這個終端上,其中的ADC內部電容器陣列在這個位置位時被開啟和充電。基準電壓在每個轉換時鍾周期內必須保持穩定,並且穩定至所需的N位分辨率,否則的話會出現線性誤差和丟碼錯誤。
圖1顯示典型12位SAR ADC基準終端上的轉換階段期間的電流瞬變。

圖1.12位SAR ADC基準引腳上的電流瞬變
由於這些動態電流,需要使用高質量旁路電容器(CREF)duijizhunyinjiaojinxingquouhecaozuo。cipangludianrongqibeiyongzuoyigedianhecunchuqi,zaizhexiegaopinshunbiandianliuqijiantigongshunshichongdian。niyinggaijiangjizhunpangludianrongqifangzhizaijinliangkaojinjizhunyinjiaodeweizhishang,bingshiyongjiaoduandedidianganlianjiejiangtamenlianjiezaiyiqi。圖2 顯示了針對ADS7851,14位雙ADC(具有兩個獨立電壓基準)的電路板布局布線示例。

圖2.具有兩個獨立內部電壓基準的雙ADC布局布線示例
在這個四層PCB電(dian)路(lu)板(ban)示(shi)例(li)中(zhong),設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)使(shi)用(yong)了(le)一(yi)個(ge)位(wei)於(yu)器(qi)件(jian)正(zheng)下(xia)方(fang)的(de)堅(jian)固(gu)接(jie)地(di)平(ping)麵(mian),並(bing)且(qie)將(jiang)電(dian)路(lu)板(ban)劃(hua)分(fen)為(wei)模(mo)擬(ni)和(he)數(shu)字(zi)部(bu)分(fen),以(yi)使(shi)敏(min)感(gan)輸(shu)入(ru)和(he)基(ji)準(zhun)信(xin)號(hao)遠(yuan)離(li)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)。他(ta)用(yong)10μF,X7R級,尺寸0805的陶瓷電容器 (CREF-x)來旁路REFOUT-A和REFOUT-B基準輸出,以實現最優性能,並且將他們連接至使用小型0.1 ?串聯電阻的器件上,以保持總體低阻抗和高頻時的恒定阻抗;他還使用寬跡線來減少電感。我強烈建議把CREF與ADC放置在同一層上。你還應該避免在基準引腳和旁路電容器之間放置導孔。ADS7851的每一個基準接地引腳都具有一個單獨的接地連接,而每個旁路電容器都有單獨到接地路徑的電感連接。
如果你正在使用需要一個外部基準源的ADC,你應該盡量減少參考信號路徑中的電感-這個路徑的起點為基準緩衝器輸出到旁路電容器,直到ADC基準輸入。
圖3顯示了使用外部基準和緩衝器的一個18位SAR ADC ADS8881的布局布線示例。

圖3. 具有一個外部基準和緩衝的ADC布局布線示例
通過將電容器放置在引腳的0.1英寸範圍以內,並且將其與寬度為20密耳的跡線和多個尺寸為15密耳的接地導孔相連,設計人員將基準電容器和REF引腳之間的電感保持在少於2nH的水平上。我推薦使用一個額定電壓至少為10V的單個、10uF,X7R級,尺寸0805的陶瓷電容器。
基準緩衝器電路到REF引腳的跡線長度被保持盡可能的短,以確保快速穩定響應。
REFyinjiaodezhengquequouheduiyushixianzuiyouxingnengshifenguanjian。ciwai,zaicankaolujingzhongbaochididianganlianjieshidejizhunqudongdianluzaizhuanhuanqijianbaochiwending,shinixianghuodesuoxudexiaoguoyoumaijinleyibu。
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