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高精度ADC信号链中固定频率杂散问题分析及解决办法


时间:2017-11-23 作者:仪商网
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图7.eval-AD7175-2SDZ评估板上已消除杂散簇。


以320 mA输出电流对eval-AD7175-2SDZ板供电时,通过eval-AD7616SDZ GUI FFT对9V输出AC-DC适配器进行测试。使用AD7616 ±10 V输入范围时,ADR445 基准源电源引脚上的开关频率功率约为 –70 dBFS,这意味着使用AD7175-2 ±5 V输入范围时,产生的噪声具有6.325 mV峰峰值或为–64 dBFS。


图8.eval-AD7616SDZ GUI FFT捕获的3.3 V VADJ_FMC开关纹波。



此电源开关纹波噪声会馈入AD7175-2 ADC,并以数字码呈现,存在一定程度的衰减,如下所述:

  • ADR445基准源的数据手册规定60 kHz处的PSRR为49 dB。
  • ADR445基准源在60 kHz处的输出阻抗约为4.2 Ω。结合4.8 µF存储电容,可进一步造成18 dB衰减。
  • 此外,当ODR为256 ksps时,AD7175-2 ADC的数字滤波器sinc5 + sinc1在60 kHz处会增加约–3 dB衰减。


计算所得的电平为–134 dBFS,十分接近图5中所捕获的–130 dBFS杂散簇电平(不包括最高的窄带杂散)。这可证实,该杂散簇是由AC-DC适配器的开关纹波馈入外部基准源ADR445造成的。剩下的窄带杂散将在下一章节中予以分析。

由注入信号链的干扰而导致的杂散问题

在硬件系统中,从输入传感器到精密转换器输入端之间往往具有很长一段信号链。该信号链包括连接电缆、连接器、路由导线、调整和调理电路、ADC驱动器等等。因此,外部干扰很有可能会注入模拟输入信号链并产生ADC杂散。

由电源电缆干扰注入信号链而导致的杂散问题

在研究eval-AD7175-2SDZ评估板输出频谱中剩下的窄带杂散时,注意到测试台上有一台正在工作的数字示波器。如图9所示,该示波器的220 V交流电源电缆(黑色)与eval-AD7175-2SDZ评估板的模拟输入电缆(灰色)有一部分重叠。将示波器关掉或将其电源电缆从模拟输入电缆上移开后,60 kHz处的窄带杂散消失,如图10所示。
在系统机柜中,对传感器至DAQ板之间的线路进行布线时应格外注意。将敏感的低电平模拟信号与大电流电力线隔离开来是一个良好的操作习惯。


关键词:转换器 信号链 杂散信号    浏览量:521

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