开关电源对ADC采样的影响

发表于 2016-4-15 11:55

设计控制器有10多年了，最近才开始真正重视这个问题，希望高手们共享一下自己的经验。
控制器中有数字和模拟，而ADC无疑是其中的一个衔接。先说一下我的硬件。我通常使用TI的ADS8365，这是一款6路并口ADC，电源有数字电源VCC，数字地GND；模拟电源AV5，模拟地AGND，输入口支持差分输入，但我没用，所以差分的负端就相当于直接是基准电压了，我选用2.5V。电源方面是这样布局的：控制器外部是一个较大功率的开关电源，AC220转DC24V，内部全部是DCDC，分别有24-5V，24-12V，24+-12V，最后一个DCDC生成正负12V给模拟电路的运放使用。5V的DCDC主要是数字电源，但adc芯片上的的模拟5V电源我也设计成由此电源而来，中间加了一个磁珠，命名为AV5，该AV5再由一个4040-2.5生成2.5V基准电压。
数字地和模拟地在ADC的板子背面单独由一个磁珠共地，后来换成了0欧电阻。
下面说遇到的问题：
上面的电源布局设计了几款类似的产品，没有发现过大问题。但最近一次查问题的过程中，使用DSP的仿真器在CCS5环境下实时采样波形，发现标准源输出的正弦波的采样波形并不好，非常不平滑。通过置换的方法，最后定位为5V的DCDC，如果将其换成北京的X厂家的模块，正弦波就很平滑，而使用北京另一个厂家L和广州的A厂家，波形都非常差。我咨询北京L厂家，对方首席专家说是不同厂家开关频率不同的原因，但我让其更换产品，也始终达不到平滑的效果。期间曾经听他的意见把所有磁珠都换成了0欧电阻，效果一样，没有丝毫改善。
后来我查开关电源对ADC的影响，似乎这个话题很大，目前也没有太好的解决方法。
其实还有一个芯片也是同样涉及到模拟地和数字地的衔接，就是多路选择器，为了节省ADC的数量，ADC前端加了4053，它的地究竟用数字还是模拟地，一直没有定论，我自己用的是数字地。
谢谢指教。

登录 · 发表于 2016-4-15 13:25

本帖最后由小研究于 2016-4-20 09:29 编辑

为了说明问题，把实时波形的图片加上。
图一是北京X厂家DCDC的实时采样波形。

图二是广州A厂家的DCDC采样波形。

图三是北京L厂家的DCDC采样波形。

发表于 2016-4-15 14:16

可否有DC-DC的电源纹波同步测量比较呢？这样的对比是否有帮助？

发表于 2016-4-15 15:17

高精度的模拟信号采样尽量用线性电源供电，当然成本增加了一些。大多DCDC都是非稳压输出，电压波动且干扰大很正常，不是简单的加磁珠和分隔地能解决的。

发表于 2016-4-15 15:29

这个不能单纯的看输出的滤波.如果你是买的模块就算了,自己做的话还能测试一下.
以前我也看过PWM的输出波形,同样的IC做起来也有好坏之分,其中我听人说过PWM的电感对输出的影响也很大,用好的电感的PWM的输出可以很平滑.如果可以的话我建议你互换电感看看.

发表于 2016-4-15 15:40

纹波方面似乎看不出来，可能我的示波器不够好，测量一条直线也好多毛刺。

这个模块肯定是买的厂家的，我不设计电源。

谢谢。

发表于 2016-4-15 21:18

本帖最后由 jasonell 于 2016-4-15 21:19 编辑

模拟供电，用DCDC的话，要加滤波的，光一个磁珠可不行。另外DCDC的输出纹波要小，动态性能要好。

发表于 2016-4-15 22:39

jasonell 发表于 2016-4-15 21:18
模拟供电，用DCDC的话，要加滤波的，光一个磁珠可不行。另外DCDC的输出纹波要小，动态性能要好。 ...

如何滤波，给点指导呗。比如是试用RC滤波还是LC二阶滤波？是否会造成滤波带负载时实际电压会略低？

发表于 2016-4-16 09:53

功率大就lc, 功率小就rc，要好几级。可以参考大公司的demo

发表于 2016-4-16 10:13

个人建议你在模拟信号采样这块不要直接用dc-dc电源，采用线性电源，保险起见在线性电源后加电容滤波

发表于 2016-4-16 22:05

谢谢各位。
准备用一个7805生成一个5V给ADC试试。

发表于 2016-4-16 22:07

但同时相关的一个问题，运放两端的正负电源，是不是也有必要换成LDO呢？能生成正负12V或15V的线性电源似乎很难找。

发表于 2016-4-16 22:49

开关电源肯定是避不开的,总不能220v接个大的工频变压器吧.现在我也在摸索中.楼主怎么不把三个开关电源的纹波的测一下呢?最好在线测.估计看一下就明白了.希望楼主有结论以后把结论发出来.
另外怎么没有人说模拟开关的电源和地接哪里啊?我也在纠结这个.
另外我几乎每个IC电源都加磁珠和电容,地接地平面,效果也没改善多少.所以帮楼主顶一下.

发表于 2016-4-18 18:32

奔牛滚滚发表于 2016-4-16 22:49
开关电源肯定是避不开的,总不能220v接个大的工频变压器吧.现在我也在摸索中.楼主怎么不把三个开关电源的纹 ...

如果是开关电源供电，模拟地要分割，然后磁珠隔离的。

发表于 2016-4-18 21:25

jasonell 发表于 2016-4-18 18:32
如果是开关电源供电，模拟地要分割，然后磁珠隔离的。

整个bottom层,绝大部分都是GND,还需要分割?磁珠是加了的,每个芯片都是两电容一个磁珠,PI型连接.

发表于 2016-4-18 21:53

滤波后再加个LDO

发表于 2016-4-18 22:46

说到滤波，倒是可以可以多说道说道。
个人感觉还是有难度的。因为RC的话，R上必然有压降。加LC滤波的话，也必须选择低电阻的电感，要电感大，其电阻也不会太小，对5V这样低电压高负载的电源，压降会很明显的，我记得有一次加了共模电感后都低于4.5V了。请高手们说说电源滤波的经验。

发表于 2016-4-19 15:37

觉得多路选择也应放在模拟一侧，PCB布局的时候人为划分开，避免交叉影响

发表于 2016-4-19 15:47

小研究发表于 2016-4-15 13:25
为了说明问题，把实时波形的图片加上。
图一是北京X厂家DCDC的实时采样波形。

厂家名字全露了

发表于 2016-4-19 22:55

大意了。
结帖时图片准备删掉。

开关电源对ADC采样的影响

相关帖子

本帖子中包含更多资源

浏览过的版块

社区建设奖章

欢快之小溪

技术新星奖章

常驻人口

以坛为家

技术高手奖章

涓涓之细流

精华达人奖章

晶莹之水滴

湍急之河流

七世轮回

技术奇才奖章

精英会员奖章

奔腾之江水

技术领袖奖章

经常做客

十世金身