这两个电源那个性能好,供电电源量比较大,

【读音】yī cì hán shù   【解释】函数的基本概念:在某一个变化过程中设有两个变量x和y,如果对于x的每一个确定的值在y中都有唯一确定的值与其对应,那么我们就说y昰x的函数也就是说x是自变量,y是因变量表示为y=kx b(k≠0,k、b均为常数)当b=0时称y为x的正比例函数,正比例函数是一次函数中的特殊情况鈳表示为y=kx(k≠0),常数k叫做比例系数或斜率b叫做纵截距。   一次函数现在是初二教学本里较难的一章应用最广泛,知识最丰富的数學课题 编辑本段基本定义  自变量k和X的一次函数y有如下关系:   1.y=kx b (k为任意不为0的常数b为任意常数)   当x取一个值时,y有且只有一個值与x对应如果有2个及以上个值与x对应时,就不是一次函数   x为自变量,y为函数值k为常数,y是x的一次函数   特别的,当b=0时y昰x的正比例函数。即:y=kx (k为常量但K≠0)正比例函数图像经过原点。   定义域(函数值):自变量的取值范围自变量的取值应使函数囿意义;要与实际相符合。   常用的表示方法:解析法、图像法、列表法 编辑本段相关性质  函数性质:   1.y的变化值与对应的x的變化值成正比例,比值为k.K为常数.   即:y=kx b(kb为常数,k≠0)   ∵当x增加m,k(x m) b=y km,km/m=k   2.当x=0时,b为函数在y轴上的点,坐标为(0b)。   3当b=0时(即 y=kx)┅次函数图像变为正比例函数,正比例函数是特殊的一次函数   4.在两个一次函数表达式中:   当两一次函数表达式中的k相同,b也相哃时两一次函数图像重合;   当两一次函数表达式中的k相同,b不相同时两一次函数图像平行;   当两一次函数表达式中的k不相同,b不相同时两一次函数图像相交;   当两一次函数表达式中的k不相同,b相同时两一次函数图像交于y轴上的同一点(0,b)   若两個变量x,y间的关系式可以表示成y=kx b(k,b为常数,k不等于0)则称y是x的一次函数 图像性质  1.作法与图形:通过如下3个步骤:   (1)列表.   (2)描点;[一般取两个点,根据“两点确定一条直线”的道理也可叫“两点法”。   一般的y=kx b(k≠0)的图象过(0b)和(-b/k,0)两点画直线即可   正比例函数y=kx(k≠0)的图象是过坐标原点的一条直线,一般取(0,0)和(1k)两点。   (3)连线可以作出一次函数的图象——一条直线。因此作一次函数的图象只需知道2点,并连成直线即可(通常找函数图象与x轴和y轴的交点分别是-k分之b与0,0与b).   2.性质:(1)在一佽函数上的任意一点P(xy),都满足等式:y=kx b(k≠0)(2)一次函数与y轴交点的坐标总是(0,b)与x轴总是交于(-b/k,0)正比例函数的图像都是过原點   3.函数不是数,它是指某一变化过程中两个变量之间的关系   4.k,b与函数图像所在象限:   y=kx时(即b等于0y与x成正比例):   当k>0时,直线必通过第一、三象限y随x的增大而增大;   当k0,b>0, 这时此函数的图象经过第一、二、三象限;   当 k>0,b0, 这时此函数的图象经过第┅、二、四象限;   当 k0时,直线必通过第一、二象限;   当b0时直线只通过第一、三象限,不会通过第二、四象限当ky2,则x1与x2的大小關系是( )   A. x1>x2 B. x10且y1>y2。根据一次函数的性质“当k>0时y随x的增大而增大”,得x1>x2故选A。   三、判断函数图象的位置   例3. 一次函数y=kx b满足kb>0苴y随x的增大而减小,则此函数的图象不经过( )   A. 第一象限 B. 第二象限   C. 第三象限 D. 第四象限   解:由kb>0知k、b同号。因为y随x的增大而减尛所以k30时,Y1>Y2   当X0则可以列方程组 -2k b=-11   6k b=9   解得k=2.5 b=-6 ,则此时的函数关系式为y=2.5x—6   (2)若k0则y随x的增大而增大;若k<0,则y随x的增大而减小

2个电源就不是一回事.V系列是厂家嘚高端系列都是550W,但是标准则不一样V系列还支持ESP12V标准,这个是入门服务器的标准,单路12V供电电源最大能达到540W.而GX就做不到,毕竟只是家用的,没那么高的需求,所以,价格也便宜些.

家用追求稳定,性价比高也并不想用质量用料太差的电源,那么请问假如用10分制来评定的话,这两款各自處于几分我现在在用的是台达NX450换算又是几分(按相同瓦数来比较)?感谢

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电源不需偠完全看用了的.你看你机器功率了,多买大100-150W功率,机器老是低负载,发热,老化,就都慢很多的.电源的寿命和稳定性,全看冗余度有多大了.你要老负载20-50%,伱能跑N年去都不坏.家用选GX系列就足够你了.服务器都是支持多电源的,多设备不够就能在加电源的,家用则做不到,

接地无疑是系统设计中最为棘手嘚问题之一尽管它的概念相对比较简单,实施起来却很复杂遗憾的是,它没有一个简明扼要可以用详细步骤描述的方法来保证取得良恏效果但如果在某些细节上处理不当,可能会导致令人头痛的问题

对于线性系统而言,"地"是信号的基准点遗憾的是,在单极性电源系统中它还成为电源电流的回路。接地策略应用不当可能严重损害高精度线性系统的性能。

对于所有模拟设计而言接地都是一个不嫆忽视的问题,而在基于PCB的电路中适当实施接地也具有同等重要的意义。幸运的是某些高质量接地原理,特别是接地层的使用对于PCB環境是固有不变的。由于这一因素是基于PCB的模拟设计的显著优势之一我们将在本文中对其进行重点讨论。

我们必须对接地的其他一些方媔进行管理包括控制可能导致性能降低的杂散接地和信号返回电压。这些电压可能是由于外部信号耦合、公共电流导致的或者只是由於接地导线中的过度IR压降导致的。适当地布线、布线的尺寸以及差分信号处理和接地隔离技术,使得我们能够控制此类寄生电压

我们將要讨论的一个重要主题是适用于模拟/数字混合信号环境的接地技术。事实上高质量接地这个问题可以—也必然—影响到混合信号PCB设计嘚整个布局原则。

目前的信号处理系统一般需要混合信号器件例如模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)和快速数字信号处理器(DSP)。由于需要处理宽动態范围的模拟信号因此必须使用高性能ADC和DAC。在恶劣的数字环境内能否保持宽动态范围和低噪声与采用良好的高速电路设计技术密切相關,包括适当的信号布线、去耦和接地

过去,一般认为"高精度、低速"电路与所谓的"高速"电路有所不同对于ADC和DAC,采样(或更新)频率一般用作区分速度标准不过,以下两个示例显示实际操作中,目前大多数信号处理IC真正实现了"高速"因此必须作为此类器件来对待,才能保持高性能DSP、ADC和DAC均是如此。

所有适合信号处理应用的采样ADC(内置采样保持电路的ADC)均采用具有快速上升和下降时间(一般为数纳秒)嘚高速时钟工作即使呑吐量看似较低也必须视为高速器件。例如中速12位逐次逼近型(SAR) ADC可采用10 MHz内部时钟工作,而采样速率仅为500 kSPS

Σ-Δ型ADC具囿高过采样比,因此还需要高速时钟即使是高分辨率的所谓"低频"工业测量ADC(例如AD77xx-系列)吞吐速率达到10 Hz至7.5 kHz,也采用5 MHz或更高时钟频率工作並且提供高达24位的分辨率。

更复杂的是混合信号IC具有模拟和数字两种端口,因此如何使用适当的接地技术就显示更加错综复杂此外,某些混合信号IC具有相对较低的数字电流而另一些具有高数字电流。很多情况下这两种类型的IC需要不同的处理,以实现最佳接地

数字囷模拟设计工程师倾向于从不同角度考察混合信号器件,本文旨在说明适用于大多数混合信号器件的一般接地原则而不必了解内部电路嘚具体细节。

通过以上内容显然接地问题没有一本快速手册。遗憾的是我们并不能提供可以保证接地成功的技术列表。我们只能说忽視一些事情可能会导致一些问题。在某一个频率范围内行之有效的方法在另一个频率范围内可能行不通。另外还有一些相互冲突的要求处理接地问题的关键在于理解电流的流动方式。

"星型"接地的理论基础是电路中总有一个点是所有电压的参考点称为"星型接地"点。我們可以通过一个形象的比喻更好地加以理解—多条导线从一个共同接地点呈辐射状扩展类似一颗星。星型点并不一定在外表上类似一颗煋—它可能是接地层上的一个点—但星型接地系统上的一个关键特性是:所有电压都是相对于接地网上的某个特定点测量的而不是相对於一个不确定的"地"(无论我们在何处放置探头)。

虽然在理论上非常合理但星型接地原理却很难在实际中实施。举例来说如果系统采鼡星型接地设计,而且绘制的所有信号路径都能使信号间的干扰最小并可尽量避免高阻抗信号或接地路径的影响实施问题便随之而来。茬电路图中加入电源时电源就会增加不良的接地路径,或者流入现有接地路径的电源电流相当大和/或具有高噪声从而破坏信号传输。為电路的不同部分单独提供电电源源(因而具有单独的接地回路)通常可以避免这个问题例如,在混合信号应用中通常要将模拟电源囷数字电源分开,同时将在星型点处相连的模拟地和数字地分开

事实上,数字电路具有噪声饱和逻辑(例如TTL和CMOS)在开关过程中会短暂哋从电源吸入大电流。但由于逻辑级的抗扰度可达数百毫伏以上因而通常对电源去耦的要求不高。相反模拟电路非常容易受噪声影响—包括在电源轨和接地轨上—因此,为了防止数字噪声影响模拟性能应该把模拟电路和数字电路分开。这种分离涉及到接地回路和电源軌的分开对混合信号系统而言可能比较麻烦。

然而如果高精度混合信号系统要充分发挥性能,则必须具有单独的模拟地和数字地以及單独电源这一点至关重要。事实上虽然有些模拟电路采用+5 V单电源供电电源运行,但并不意味着该电路可以与微处理器、动态RAM、电扇或其他高电流设备共用相同+5 V高噪声电源模拟部分必须使用此类电源以最高性能运行,而不只是保持运行这一差别必然要求我们对电源轨囷接地接口给予高度注意。

请注意系统中的模拟地和数字地必须在某个点相连,以便让信号都参考相同的电位这个星点(也称为模拟/數字公共点)要精心选择,确保数字电流不会流入系统模拟部分的地在电源处设置公共点通常比较便利。

许多ADC和DAC都有单独的"模拟地"(AGND)和"数芓地"(DGND)引脚在设备数据手册上,通常建议用户在器件封装处将这些引脚连在一起这点似乎与要求在电源处连接模拟地和数字地的建议相沖突;如果系统具有多个转换器,这点似乎与要求在单点处连接模拟地和数字地的建议相冲突

其实并不存在冲突。这些引脚的"模拟地"和"數字地"标记是指引脚所连接到的转换器内部部分而不是引脚必须连接到的系统地。对于ADC这两个引脚通常应该连在一起,然后连接到系統的模拟地由于转换器的模拟部分无法耐受数字电流经由焊线流至芯片时产生的压降,因此无法在IC封装内部将二者连接起来但它们可鉯在外部连在一起。

图1显示了ADC的接地连接这一概念这样的引脚接法会在一定程度上降低转换器的数字噪声抗扰度,降幅等于系统数字地囷模拟地之间的共模噪声量但是,由于数字噪声抗扰度经常在数百或数千毫伏水平因此一般不太可能有问题。

模拟噪声抗扰度只会因轉换器本身的外部数字电流流入模拟地而降低这些电流应该保持很小,通过确保转换器输出没有高负载可以最大程度地减小电流。实現这一目标的好方法是在ADC输出端使用低输入电流缓冲器例如CMOS缓冲器-寄存器IC。

图1. 数据转换器的模拟地(AGND)和数字地(DGND)引脚应返回到系统模拟地

洳果转换器的逻辑电源利用一个小电阻隔离,并且通过0.1 μF (100 nF)电容去耦到模拟地则转换器的所有快速边沿数字电流都将通过该电容流回地,洏不会出现在外部地电路中如果保持低阻抗模拟地,而能够充分保证模拟性能那么外部数字地电流所产生的额外噪声基本上不会构成問题。

接地层的使用与上文讨论的星型接地系统相关为了实施接地层,双面PCB(或多层PCB的一层)的一面由连续铜制造而且用作地。其理論基础是大量金属具有可能最低的电阻由于使用大型扁平导体,它也具有可能最低的电感因而,它提供了最佳导电性能包括最大程喥地降低导电平面之间的杂散接地差异电压。

请注意接地层概念还可以延伸,包括 电压层电压层提供类似于接地层的优势—极低阻抗嘚导体—但只用于一个(或多个)系统电源电压。因此系统可能具有多个电压层以及接地层。

虽然接地层可以解决很多地阻抗问题但咜们并非灵丹妙药。即使是一片连续的铜箔也会有残留电阻和电感;在特定情况下,这些就足以妨碍电路正常工作设计人员应该注意鈈要在接地层注入很高电流,因为这样可能产生压降从而干扰敏感电路。

保持低阻抗大面积接地层对目前所有模拟电路都很重要接地層不仅用作去耦高频电流(源于快速数字逻辑)的低阻抗返回路径,还能将EMI/RFI辐射降至最低由于接地层的屏蔽作用,电路受外部EMI/RFI的影响也會降低

接地层还允许使用传输线路技术(微带线或带状线)传输高速数字或模拟信号,此类技术需要可控阻抗

由于"总线(bus wire)"在大多数逻辑轉换等效频率下具有阻抗,将其用作"地"完全不能接受例如,#22标准导线具有约20 nH/in的电感由逻辑信号产生的压摆率为10 mA/ns的瞬态电流,流经1英寸該导线时将形成200 mV的无用压降:

图1. 数据转换器的模拟地(AGND)和数字地(DGND)引脚应返回到系统模拟地

如果转换器的逻辑电源利用一个小电阻隔离,并苴通过0.1 μF (100 nF)电容去耦到模拟地则转换器的所有快速边沿数字电流都将通过该电容流回地,而不会出现在外部地电路中如果保持低阻抗模擬地,而能够充分保证模拟性能那么外部数字地电流所产生的额外噪声基本上不会构成问题。

接地层的使用与上文讨论的星型接地系统楿关为了实施接地层,双面PCB(或多层PCB的一层)的一面由连续铜制造而且用作地。其理论基础是大量金属具有可能最低的电阻由于使鼡大型扁平导体,它也具有可能最低的电感因而,它提供了最佳导电性能包括最大程度地降低导电平面之间的杂散接地差异电压。

请紸意接地层概念还可以延伸,包括 电压层电压层提供类似于接地层的优势—极低阻抗的导体—但只用于一个(或多个)系统电源电压。因此系统可能具有多个电压层以及接地层。

虽然接地层可以解决很多地阻抗问题但它们并非灵丹妙药。即使是一片连续的铜箔也會有残留电阻和电感;在特定情况下,这些就足以妨碍电路正常工作设计人员应该注意不要在接地层注入很高电流,因为这样可能产生壓降从而干扰敏感电路。

保持低阻抗大面积接地层对目前所有模拟电路都很重要接地层不仅用作去耦高频电流(源于快速数字逻辑)嘚低阻抗返回路径,还能将EMI/RFI辐射降至最低由于接地层的屏蔽作用,电路受外部EMI/RFI的影响也会降低

接地层还允许使用传输线路技术(微带線或带状线)传输高速数字或模拟信号,此类技术需要可控阻抗

由于"总线(bus wire)"在大多数逻辑转换等效频率下具有阻抗,将其用作"地"完全不能接受例如,#22标准导线具有约20 nH/in的电感由逻辑信号产生的压摆率为10 mA/ns的瞬态电流,流经1英寸该导线时将形成200 mV的无用压降:

对于具有2 V峰峰值范圍的信号此压降会转化为大约200 mV或10%的误差(大约"3.5位精度")。即使在全数字电路中该误差也会大幅降低逻辑噪声裕量。

图2显示数字返回电鋶调制模拟返回电流的情况(顶图)接地返回导线电感和电阻由模拟和数字电路共享,这会造成相互影响最终产生误差。一个可能的解决方案是让数字返回电流路径直接流向GND REF如底图所示。这显示了"星型"或单点接地系统的基本概念在包含多个高频返回路径的系统中很難实现真正的单点接地。因为各返回电流导线的物理长度将引入寄生电阻和电感所以获得低阻抗高频接地就很困难。实际操作中电流囙路必须由大面积接地层组成,以便获取高频电流下的低阻抗如果无低阻抗接地层,则几乎不可能避免上述共享阻抗特别是在高频下。

所有集成电路接地引脚应直接焊接到低阻抗接地层从而将串联电感和电阻降至最低。对于高速器件不推荐使用传统IC插槽。即使是"小呎寸"插槽额外电感和电容也可能引入无用的共享路径,从而破坏器件性能如果插槽必须配合DIP封装使用,例如在制作原型时个别"引脚插槽"或"笼式插座"是可以接受的。以上引脚插槽提供封盖和无封盖两种版本由于使用弹簧加载金触点,确保了IC引脚具有良好的电气和机械連接不过,反复插拔可能降低其性能

图2. 流入模拟返回路径的数字电流产生误差电压。

应使用低电感、表面贴装陶瓷电容将电源引脚矗接去耦至接地层。如果必须使用通孔式陶瓷电容则它们的引脚长度应该小于1 mm。陶瓷电容应尽量靠近IC电源引脚噪声过滤还可能需要铁氧体磁珠。

这样的话可以说"地"越多越好吗?接地层能解决许多地阻抗问题但并不能全部解决。即使是一片连续的铜箔也会有残留电阻和电感;在特定情况下,这些就足以妨碍电路正常工作图3说明了这个问题,并给出了解决方法

图3. 割裂接地层可以改变电流流向,从洏提高精度

由于实际机械设计的原因,电源输入连接器在电路板的一端而需要靠近散热器的电源输出部分则在另一端。电路板具有100 mm宽嘚接地层还有电流为15 A的功率放大器。如果接地层厚0.038 mm15 A的电流流过时会产生68 μV/mm的压降。对于任何共用该PCB且以地为参考的精密模拟电路这種压降都会引起严重问题。可以割裂接地层让大电流不流入精密电路区域,而迫使它环绕割裂位置流动这样可以防止接地问题(在这種情况下确实存在),不过该电流流过的接地层部分中电压梯度会提高

在多个接地层系统中,请务必避免覆盖接地层特别是模拟层和數字层。该问题将导致从一个层(可能是数字地)到另一个层的容性耦合要记住,电容是由两个导体(两个接地层)组成的中间用绝緣体(PC板材料)隔离。

具有低数字电流的混合信号IC的接地和去耦

敏感的模拟元件例如放大器和基准电压源,必须参考和去耦至模拟接地層具有低数字电流的ADC和DAC(和其他混合信号IC)一般应视为模拟元件,同样接地并去耦至模拟接地层乍看之下,这一要求似乎有些矛盾洇为转换器具有模拟和数字接口,且通常有指定为模拟接地(AGND)和数字接地(DGND)的引脚图4有助于解释这一两难问题。

图4. 具有低内部数字电流的混匼信号IC的正确接地

同时具有模拟和数字电路的IC(例如ADC或DAC)内部,接地通常保持独立以免将数字信号耦合至模拟电路内。图4显示了一个簡单的转换器模型将芯片焊盘连接到封装引脚难免产生线焊电感和电阻,IC设计人员对此是无能为力的心中清楚即可。快速变化的数字電流在B点产生电压且必然会通过杂散电容CSTRAY耦合至模拟电路的A点。此外IC封装的每对相邻引脚间约有0.2 pF的杂散电容,同样无法避免!IC设计人員的任务是排除此影响让芯片正常工作不过,为了防止进一步耦合AGND和DGND应通过最短的引线在外部连在一起,并接到模拟接地层DGND连接内嘚任何额外阻抗将在B点产生更多数字噪声;继而使更多数字噪声通过杂散电容耦合至模拟电路。请注意将DGND连接到数字接地层会在AGND和DGND引脚兩端施加 VNOISE

"DGND"名称表示此引脚连接到IC的数字地,但并不意味着此引脚必须连接到系统的数字地可以更准确地将其称为IC的内部"数字回路"。

这种咹排确实可能给模拟接地层带来少量数字噪声但这些电流非常小,只要确保转换器输出不会驱动较大扇出(通常不会如此设计)就能降臸最低将转换器数字端口上的扇出降至最低(也意味着电流更低),还能让转换器逻辑转换波形少受振铃影响尽可能减少数字开关电鋶,从而减少至转换器模拟端口的耦合通过插入小型有损铁氧体磁珠,如图4所示逻辑电源引脚pin (VD) 可进一步与模拟电源隔离。转换器的内蔀瞬态数字电流将在小环路内流动从VD 经去耦电容到达DGND(此路径用图中红线表示)。因此瞬态数字电流不会出现在外部模拟接地层上而昰局限于环路内。VD引脚去耦电容应尽可能靠近转换器安装以便将寄生电感降至最低。去耦电容应为低电感陶瓷型通常介于0.01 μF (10 nF)和0.1 μF (100 nF)之间。

再强调一次没有任何一种接地方案适用于所有应用。但是通过了解各个选项和提前进行规则,可以最大程度地减少问题

小心处理ADC數字输出

将数据缓冲器放置在转换器旁不失为好办法,可将数字输出与数据总线噪声隔离开(如图4所示)数据缓冲器也有助于将转换器數字输出上的负载降至最低,同时提供数字输出与数据总线间的法拉第屏蔽(如图5所示)虽然很多转换器具有三态输出/输入,但这些寄存器仍然在芯片上;它们使数据引脚信号能够耦合到敏感区域因而隔离缓冲区依然是一种良好的设计方式。某些情况下甚至需要在模擬接地层上紧靠转换器输出提供额外的数据缓冲器,以提供更好的隔离

图5. 在输出端使用缓冲器/锁存器的高速ADC 具有对数字数据总线噪声的增强抗扰度。

ADC输出与缓冲寄存器输入间的串联电阻(图4中标示为"R")有助于将数字瞬态电流降至最低这些电流可能影响转换器性能。电阻鈳将数字输出驱动器与缓冲寄存器输入的电容隔离开此外,由串联电阻和缓冲寄存器输入电容构成的RC网络用作低通滤波器以减缓快速邊沿。

典型CMOS栅极与PCB走线和通孔结合在一起将产生约10 pF的负载。如果无隔离电阻1 V/ns的逻辑输出压摆率将产生10 mA的动态电流:


驱动10 pF的寄存器输入電容时,500 Ω串联电阻可将瞬态输出电流降至最低并产生约11 ns的上升和下降时间:


图6. 接地和去耦点。

由于TTL寄存器具有较高输入电容可明显增加动态开关电流,因此应避免使用

缓冲寄存器和其他数字电路应接地并去耦至PC板的数字接地层请注意,模拟与数字接地层间的任何噪声均可降低转换器数字接口上的噪声裕量由于数字噪声抗扰度在数百或数千毫伏水平,因此一般不太可能有问题模拟接地层噪声通常不高,但如果数字接地层上的噪声(相对于模拟接地层)超过数百毫伏则应采取措施减小数字接地层阻抗,以将数字噪声裕量保持在可接受的水平任何情况下,两个接地层之间的电压不得超过300 mV否则IC可能受损。

最好提供针对模拟电路和数字电路的独立电源模拟电源应当鼡于为转换器供电电源。如果转换器具有指定的数字电源引脚(VD)应采用独立模拟电源供电电源,或者如图6所示进行滤波所有转换器电源引脚应去耦至模拟接地层,所有逻辑电路电源引脚应去耦至数字接地层如图6所示。如果数字电源相对安静则可以使用它为模拟电路供電电源,但要特别小心

某些情况下,不可能将VD连接到模拟电源一些高速IC可能采用+5 V电源为其模拟电路供电电源,而采用+3.3 V或更小电源为数芓接口供电电源以便与外部逻辑接口。这种情况下IC的+3.3 V引脚应直接去耦至模拟接地层。另外建议将铁氧体磁珠与电源走线串联以便将引脚连接到+3.3 V数字逻辑电源。

采样时钟产生电路应与模拟电路同样对待也接地并深度去耦至模拟接地层。采样时钟上的相位噪声会降低系統信噪比(SNR);我们将稍后对此进行讨论

在高性能采样数据系统中,应使用低相位噪声晶体振荡器产生ADC(或DAC)采样时钟因为采样时钟抖动會调制模拟输入/输出信号,并提高噪声和失真底采样时钟发生器应与高噪声数字电路隔离开,同时接地并去耦至模拟接地层与处理运算放大器和ADC一样。

采样时钟抖动对ADC信噪比(SNR)的影响可用以下公式4近似计算:

其中f为模拟输入频率,SNR为完美无限分辨率ADC的SNR此时唯一的噪声源来自rms采样时钟抖动tj。通过简单示例可知如果tj = 50 ps (rms),f = 100 kHz则SNR = 90 dB,相当于约15位的动态范围

应注意,以上示例中的tj 实际上是外部时钟抖动和内部ADC时鍾抖动( 称为孔径抖动)的方和根(rss)值不过,在大多数高性能ADC中内部孔径抖动与采样时钟上的抖动相比可以忽略。

由于信噪比(SNR)降低主要是由於外部时钟抖动导致的因而必须采取措施,使采样时钟尽量无噪声仅具有可能最低的相位抖动。这就要求必须使用晶体振荡器有多镓制造商提供小型晶体振荡器,可产生低抖动(小于5 ps rms)的CMOS兼容输出

理想情况下,采样时钟晶体振荡器应参考分离接地系统中的模拟接地層但是,系统限制可能导致这一点无法实现许多情况下,采样时钟必须从数字接地层上产生的更高频率、多用途系统时钟获得接着必须从数字接地层上的原点传递至模拟接地层上的ADC。两层之间的接地噪声直接添加到时钟信号并产生过度抖动。抖动可造成信噪比降低还会产生干扰谐波。

图7. 从数模接地层进行采样时钟分配

混合信号接地的困惑根源

大多数ADC、DAC和其他混合信号器件数据手册是针对单个PCB讨論接地,通常是制造商自己的评估板将这些原理应用于多卡或多ADC/DAC系统时,就会让人感觉困惑茫然通常建议将PCB接地层分为模拟层和数字層,并将转换器的AGND和DGND引脚连接在一起并且在同一点连接模拟接地层和数字接地层,如图8所示这样就基本在混合信号器件上产生了系统"煋型"接地。所有高噪声数字电流通过数字电源流入数字接地层再返回数字电源;与电路板敏感的模拟部分隔离开。系统星型接地结构出現在混合信号器件中模拟和数字接地层连接在一起的位置

该方法一般用于具有单个PCB和单个ADC/DAC的简单系统,不适合多卡混合信号系统在不哃PCB(甚至在相同PCB上)上具有数个ADC或DAC的系统中,模拟和数字接地层在多个点连接使得建立接地环路成为可能,而单点"星型"接地系统则不可能鉴于以上原因,此接地方法不适用于多卡系统上述方法应当用于具有低数字电流的混合信号IC。

图8. 混合信号IC接地:单个PCB(典型评估/测試板)

一般提倡电源和信号电流最好通过"接地层"返回,而且该层还可为转换器、基准电压源和其它子电路提供参考节点但是,即便广泛使用接地层也不能保证交流电路具有高质量接地参考

图9所示的简单电路采用两层印刷电路板制造,顶层上有一个交直流电流源其一端连到过孔1,另一端通过一条U形铜走线连到过孔2两个过孔均穿过电路板并连到接地层。理想情况下顶端连接器以及过孔1和过孔2之间的接地回路中的阻抗为零,电流源上的电压为零

图9. 电流源的原理图和布局,PCB上布设U形走线通过接地层返回。

这个简单原理图很难显示出內在的微妙之处但了解电流如何在接地层中从过孔1流到过孔2,将有助于我们看清实际问题所在并找到消除高频布局接地噪声的方法。

圖10. 图9所示PCB的直流电流的流动

图10所示的直流电流的流动方式,选取了接地层中从过孔1至过孔2的电阻最小的路径虽然会发生一些电流扩散,但基本上不会有电流实质性偏离这条路径相反,交流电流则选取阻抗最小的路径而这要取决于电感。

图11. 磁力线和感性环路(右手法則)

电感与电流环路的面积成比例,二者之间的关系可以用图11所示的右手法则和磁场来说明环路之内,沿着环路所有部分流动的电流所产生的磁场相互增强环路之外,不同部分所产生的磁场相互削弱因此,磁场原则上被限制在环路以内环路越大则电感越大,这意菋着:对于给定的电流水平它储存的磁能(Li2)更多,阻抗更高(XL = jωL)因而将在给定频率产生更大电压。

图12. 接地层中不含电阻(左图)和含电阻(右图)的交流电流路径

电流将在接地层中选取哪一条路径呢?自然是阻抗最低的路径考虑U形表面引线和接地层所形成的环路,并忽畧电阻则高频交流电流将沿着阻抗最低,即所围面积最小的路径流动

在图中所示的例子中,面积最小的环路显然是由U形顶部走线与其囸下方的接地层部分所形成的环路图10显示了直流电流路径,图12则显示了大多数交流电流在接地层中选取的路径它所围成的面积最小,位于U形顶部走线正下方实际应用中,接地层电阻会导致低中频电流流向直接返回路径与顶部导线正下方之间的某处不过,即使频率低臸1 MHz或2 MHz返回路径也是接近顶部走线的下方。

如果导线下方的接地层上有割裂接地层返回电流必须环绕裂缝流动。这会导致电路电感增加而且电路也更容易受到外部场的影响。图13显示了这一情况其中的导线A和导线B必须相互穿过。

当割裂是为了使两根垂直导线交叉时如果通过飞线将第二根信号线跨接在第一根信号线和接地层上方,则效果更佳此时,接地层用作两个信号线之间的天然屏蔽体而由于集膚效应,两路地返回电流会在接地层的上下表面各自流动互不干扰。

多层板能够同时支持信号线交叉和连续接地层而无需考虑线链路問题。虽然多层板价格较高而且不如简单的双面电路板调试方便,但是屏蔽效果更好信号路由更佳。相关原理仍然保持不变但布局咘线选项更多。

对于高性能混合信号电路而言使用至少具有一个连续接地层的双面或多层PCB无疑是最成功的设计方法之一。通常此类接哋层的阻抗足够低,允许系统的模拟和数字部分共用一个接地层但是,这一点能否实现要取决于系统中的分辨率和带宽要求以及数字噪声量。

图13. 接地层割裂导致电路电感增加而且电路也更容易受到外部场的影响。

其他例子也可以说明这一点高频电流反馈型放大器对其反相输入周围的电容非常敏感。接地层旁的输入走线可能具有能够导致问题的那一类电容要记住,电容是由两个导体(走线和接地层)组成的中间用绝缘体(板和可能的阻焊膜)隔离。在这一方面接地层应与输入引脚分隔开,如图14所示它是AD8001高速电流反馈型放大器嘚评估板。小电容对电流反馈型放大器的影响如图15所示请注意输出上的响铃振荡。

图15. 10 pF反相输入杂散电容对 放大器(AD8001)脉冲响应的影响

没有任何一种接地方法能始终保证最佳性能。本文根据所考虑的特定混合信号器件特性提出了几种可能的选项在实施初始PC板布局时,提供尽鈳能多的选项会很有帮助

PC板必须至少有一层专用于接地层!初始电路板布局应提供非重叠的模拟和数字接地层,如果需要应在数个位置提供焊盘和过孔,以便安装背对背肖特基二极管或铁氧体磁珠此外,需要时可以使用跳线将模拟和数字接地层连接在一起

一般而言,混合信号器件的AGND引脚应始终连接到模拟接地层具有内部锁相环(PLL)的DSP是一个例外,例如ADSP-21160 SHARC?处理器。PLL的接地引脚是标记的AGND但直接连接到DSP的數字接地层。

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