对于给ADC 供电我们需要了解哪些知识？

我们研究了通过更好的接地技术和增强的外部电压基准来提高模数转换器 (ADC) 精度的方法。现在，是时候看看电源本身了。

电源完整性是一个复杂的领域，对于非常高性能的设计，电磁 (EM) 仿真成为一种重要工具，但由于成本原因，大多数制造商无法使用。像本系列中的往常一样，我们不会讨论复杂的理论。相反，让我们讨论一下制造商应该了解的有关为 ADC 供电的基础知识。

模拟电路更喜欢清洁电源

插入 USB 电缆或电源“砖”后，人们可能不会过多考虑为小型数字系统供电。灯亮了，提示出现了，一切似乎都很好。这是数字电路的魔力。在进入非常高的频率之前，数字芯片会在它们的零状态和一状态之间清晰地切换。有电源噪声，但在数字电路注意到任何不良影响之前，它必须变得非常大，可能达到数百毫伏。

另一方面，模拟电路对电源完整性的要求更高。噪声往往会从电源轨进入模拟信号。消除噪音是动机之一，它必须尽可能靠近传感器。如果使用更高分辨率的 ADC，步宽(代表一位数字输出变化的电压)可能只有几毫伏，从而使 ADC 更容易受到噪声的影响。

电源噪声以三种方式出现：纹波、尖峰和热噪声。纹波是在示波器上清晰可见的时域效应，通常由交流电源或开关伪影馈送。当电源控制器看到负载变化时，会出现尖峰或瞬变。热噪声在所有电子电路中都很常见，通常处于背景水平。

线性与开关调节

过去，模拟设计纯粹主义者是线性稳压电源的忠实拥护者，通常是 ±12 VDC 或 ±15 VDC。线性调节从重物开始：大型变压器、大型电容器等。使用这些，可以制作出玻璃般光滑的电源轨，纹波不易察觉，没有尖峰。还有一些线性稳压器设计用于从一种直流电压降到较低的直流电压。除了体积大之外，线性电源和稳压器效率低下，在转换过程中损失了大部分功率输入。

提高效率意味着转向开关模式电源 (SMPS) 或开关稳压器。顾名思义，这些以一定频率斩波输入功率，然后平滑输出，该输出可以高于或低于输入电压。例如，开关稳压器可以将许多制造商模块上的 3.3 VDC 转换为适用于模拟电路的 12 VDC。

那么，如果转换为更高的电压很容易，为什么许多模块试图在更低的电压上运行它们的集成 ADC?这是一个成本问题;节省开关稳压器可以节省空间和金钱。微控制器中的大多数集成 ADC 以低分辨率运行，例如 8 位。凭借高 ADC 步宽和传感器输入上的低电压摆幅，人们可能会在开关数字电源轨上运行 ADC，而不会在数字输出中看到太多噪声。

功率取决于应用

但也许不是。假设数字电源后面的开关稳压器的频率为 30 kHz，应用程序以 96 kHz 的频率采样音频。30 kHz 开关频率下的电源纹波可能存在于样本中，因此几乎不可能滤除。在本例中，最好的解决方案是设置一个单独的模拟电源稳压器，并将其推至采样带宽之外的更高开关频率，即 200 kHz 或更高。

增加模拟电路的电源范围还有另一个好处：提高信噪比 (SNR)。外部 ADC 驱动器可以使用更广泛的模拟电源放大输入信号。然后，更高分辨率的 ADC 可以在高于噪声水平的步长上运行更多位，从而获得更清晰的结果。

由于仅对模拟驱动器和 ADC 的电流需求可能很低，因此小型开关稳压器可以为大多数应用创建模拟电源轨。最终，为模拟电路添加开关稳压器并改善其噪声性能可能比清理用于大多数模块组件的数字电源轨更直接。

对于极高精度的应用，这种简化的方法可能行不通。许多应用文献都谈到了使用低压差 (LDO) 线性稳压器来创建模拟电源轨，大概是在开关稳压器将板载电压提升到足够高的水平以供 LDO 运行之后。

如果拥有这些更强大的 EM 仿真工具，就有可能找出电源噪声、电磁干扰和其他问题的来源。在大多数情况下，制造商希望保持简单，在专用稳压器上分离模拟电源轨是更好的选择。