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李丽波

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SAR ADC怎么实现更高效率？

精密测量已延伸到需要越来越高电源效率的应用领域。物联网的到来使这一点尤为明显，因为物联网更加需要具有精密测量能力的无线传感器节点，电池供电的可穿戴健身/医疗设备，以及使用隔离电源供电、4mA到20mA环路供电或电池供电现场仪表的工业信号链。在这些场景中，电源效率越高，意味着电池使用时间越长，维护越少，电源设计越简单。


回帖（5）

李萍

2019-8-9 15:46:30
通常，精密测量系统将低压差稳压器(LDO)作为其电源方案的一部分，利用它来为精密ADC产生低噪声电源轨。然而，LDO的功率输出效率非常低下，大部分功率常常作为热量损失掉。本文讨论为精密逐次逼近型(SAR)ADC实现更高效率电源解决方案的途径。实现方法是在迟滞模式下使用超低功耗开关稳压器，并分析性能得失——包括通过某种方式来智能控制开关稳压器，使之与SAR转换同步，从而改善噪声性能。
在中高负载电流(数百mA到数A)的测量系统中，固定频率或脉宽调制(PWM)开关稳压器可非常有效地(常常大于90%)产生电源轨。然而，效率虽然高，但代价是会有开关纹波，其频率通常是固定的，从数百kHz到数MHz。如图1所示，典型精密SAR ADC的电源抑制比(PSRR)在低频至约100kHz时是非常好的——超过此频率时，PSRR迅速下降。

图1. SAR ADC模拟电源抑制与频率的关系
精密SAR ADC以较低吞吐速率运行时，供应VDD线的典型负载电流在数mA或μA范围——因此，相比于LDO，使用固定频率开关稳压器直接为ADC供电在效率上没有优势。
然而，高效率、超低功耗降压开关稳压器可在迟滞模式下工作，其静态电流非常低。
在迟滞模式下，通过调节恒定峰值电感电流，稳压器利用PWM脉冲使输出电压略高于标称输出电压。当输出电压提高到输出检测信号超过迟滞上限时，稳压器进入待机模式。在待机模式下，高端和低端MOSFET及大部分威廉希尔官方网站 都禁用，静态电流很低，效率性能很高，如图2所示。待机模式期间，输出电容将能量送入负载，输出电压降低到低于迟滞比较器下限为止。稳压器唤醒，产生PWM脉冲，再次对输出充电。

图2. PWM(上图)和迟滞模式(下图)——效率与负载电流的关系
在迟滞情况下，开关纹波频率与负载电流和LC网络有关；对于数mA的负载，其在kHz范围内。在数kHz时，精密ADC的PSRR非常好，能够很好地抑制/衰减ADC数字输出端的开关纹波。
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全娟

2019-8-9 15:46:41
通常，精密测量系统将低压差稳压器(LDO)作为其电源方案的一部分，利用它来为精密ADC产生低噪声电源轨。然而，LDO的功率输出效率非常低下，大部分功率常常作为热量损失掉。本文讨论为精密逐次逼近型(SAR)ADC实现更高效率电源解决方案的途径。实现方法是在迟滞模式下使用超低功耗开关稳压器，并分析性能得失——包括通过某种方式来智能控制开关稳压器，使之与SAR转换同步，从而改善噪声性能。
在中高负载电流(数百mA到数A)的测量系统中，固定频率或脉宽调制(PWM)开关稳压器可非常有效地(常常大于90%)产生电源轨。然而，效率虽然高，但代价是会有开关纹波，其频率通常是固定的，从数百kHz到数MHz。如图1所示，典型精密SAR ADC的电源抑制比(PSRR)在低频至约100kHz时是非常好的——超过此频率时，PSRR迅速下降。

图1. SAR ADC模拟电源抑制与频率的关系
精密SAR ADC以较低吞吐速率运行时，供应VDD线的典型负载电流在数mA或μA范围——因此，相比于LDO，使用固定频率开关稳压器直接为ADC供电在效率上没有优势。
然而，高效率、超低功耗降压开关稳压器可在迟滞模式下工作，其静态电流非常低。
在迟滞模式下，通过调节恒定峰值电感电流，稳压器利用PWM脉冲使输出电压略高于标称输出电压。当输出电压提高到输出检测信号超过迟滞上限时，稳压器进入待机模式。在待机模式下，高端和低端MOSFET及大部分威廉希尔官方网站 都禁用，静态电流很低，效率性能很高，如图2所示。待机模式期间，输出电容将能量送入负载，输出电压降低到低于迟滞比较器下限为止。稳压器唤醒，产生PWM脉冲，再次对输出充电。

图2. PWM(上图)和迟滞模式(下图)——效率与负载电流的关系
在迟滞情况下，开关纹波频率与负载电流和LC网络有关；对于数mA的负载，其在kHz范围内。在数kHz时，精密ADC的PSRR非常好，能够很好地抑制/衰减ADC数字输出端的开关纹波。
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罗宏达

2019-8-9 15:47:02
通常，精密测量系统将低压差稳压器(LDO)作为其电源方案的一部分，利用它来为精密ADC产生低噪声电源轨。然而，LDO的功率输出效率非常低下，大部分功率常常作为热量损失掉。本文讨论为精密逐次逼近型(SAR)ADC实现更高效率电源解决方案的途径。实现方法是在迟滞模式下使用超低功耗开关稳压器，并分析性能得失——包括通过某种方式来智能控制开关稳压器，使之与SAR转换同步，从而改善噪声性能。
在中高负载电流(数百mA到数A)的测量系统中，固定频率或脉宽调制(PWM)开关稳压器可非常有效地(常常大于90%)产生电源轨。然而，效率虽然高，但代价是会有开关纹波，其频率通常是固定的，从数百kHz到数MHz。如图1所示，典型精密SAR ADC的电源抑制比(PSRR)在低频至约100kHz时是非常好的——超过此频率时，PSRR迅速下降。

图1. SAR ADC模拟电源抑制与频率的关系
精密SAR ADC以较低吞吐速率运行时，供应VDD线的典型负载电流在数mA或μA范围——因此，相比于LDO，使用固定频率开关稳压器直接为ADC供电在效率上没有优势。
然而，高效率、超低功耗降压开关稳压器可在迟滞模式下工作，其静态电流非常低。
在迟滞模式下，通过调节恒定峰值电感电流，稳压器利用PWM脉冲使输出电压略高于标称输出电压。当输出电压提高到输出检测信号超过迟滞上限时，稳压器进入待机模式。在待机模式下，高端和低端MOSFET及大部分威廉希尔官方网站 都禁用，静态电流很低，效率性能很高，如图2所示。待机模式期间，输出电容将能量送入负载，输出电压降低到低于迟滞比较器下限为止。稳压器唤醒，产生PWM脉冲，再次对输出充电。

图2. PWM(上图)和迟滞模式(下图)——效率与负载电流的关系
在迟滞情况下，开关纹波频率与负载电流和LC网络有关；对于数mA的负载，其在kHz范围内。在数kHz时，精密ADC的PSRR非常好，能够很好地抑制/衰减ADC数字输出端的开关纹波。
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苗雨

2019-8-9 15:47:27
通常，精密测量系统将低压差稳压器(LDO)作为其电源方案的一部分，利用它来为精密ADC产生低噪声电源轨。然而，LDO的功率输出效率非常低下，大部分功率常常作为热量损失掉。本文讨论为精密逐次逼近型(SAR)ADC实现更高效率电源解决方案的途径。实现方法是在迟滞模式下使用超低功耗开关稳压器，并分析性能得失——包括通过某种方式来智能控制开关稳压器，使之与SAR转换同步，从而改善噪声性能。
在中高负载电流(数百mA到数A)的测量系统中，固定频率或脉宽调制(PWM)开关稳压器可非常有效地(常常大于90%)产生电源轨。然而，效率虽然高，但代价是会有开关纹波，其频率通常是固定的，从数百kHz到数MHz。如图1所示，典型精密SAR ADC的电源抑制比(PSRR)在低频至约100kHz时是非常好的——超过此频率时，PSRR迅速下降。

图1. SAR ADC模拟电源抑制与频率的关系
精密SAR ADC以较低吞吐速率运行时，供应VDD线的典型负载电流在数mA或μA范围——因此，相比于LDO，使用固定频率开关稳压器直接为ADC供电在效率上没有优势。
然而，高效率、超低功耗降压开关稳压器可在迟滞模式下工作，其静态电流非常低。
在迟滞模式下，通过调节恒定峰值电感电流，稳压器利用PWM脉冲使输出电压略高于标称输出电压。当输出电压提高到输出检测信号超过迟滞上限时，稳压器进入待机模式。在待机模式下，高端和低端MOSFET及大部分威廉希尔官方网站 都禁用，静态电流很低，效率性能很高，如图2所示。待机模式期间，输出电容将能量送入负载，输出电压降低到低于迟滞比较器下限为止。稳压器唤醒，产生PWM脉冲，再次对输出充电。

图2. PWM(上图)和迟滞模式(下图)——效率与负载电流的关系
在迟滞情况下，开关纹波频率与负载电流和LC网络有关；对于数mA的负载，其在kHz范围内。在数kHz时，精密ADC的PSRR非常好，能够很好地抑制/衰减ADC数字输出端的开关纹波。
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