Optimierung des Rauschverhaltens von Mixed-Signal-Schaltungen
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Autor:
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Nicholas.Gray@nsc.com |
Ein Kondensator am A/D-Wandler-Eingang könnte als Ladungsreservoir dienen und die Stromentnahme aus der Treiberquelle vermindern, was die Einschwingzeit verkürzen würde. In aller Regel aber tolerieren Operationsverstärker keine großen Kapazitäten an ihren Ausgängen. Deshalb kommt ein Widerstand am Verstärkerausgang zum Einsatz, um für die Isolation von der Kapazität zu sorgen (Bild 6).
Die Frage ist nun, wie die Werte für den Widerstand Rf und den Kondensator Cf in Bild 6 bestimmt werden. Eine gute Möglichkeit ist es, mit einem Cf-Wert zu beginnen, der zehnmal so hoch ist wie der Kapazitätswert des Abtastkondensators CS, und Rf mit Hilfe der folgenden Gleichung zu berechnen, wobei n für die Auflösung des A/D-Wandlers in bit und TS für die Abtastzeit steht:
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Die Stromversorgungsleitung ist durch die Induktivität des Bonddrahts vom Die isoliert. Wenn der Ausgangs-Pin eines A/D-Wandlers von Low auf High wechselt, können negative Spannungsspitzen auf der Versorgungsleitung entstehen, ein Phänomen, das als „Supply-Bounce“ bezeichnet wird. Sollte die für den oder die Ausgangs-Treiber verwendete Versorgungsleitung auch andere Bereich des Die speisen, wirken sich die Spitzen zwangsläufig auch auf diese anderen Schaltungsteile aus. In digitalen Funktionen kann es zu jitterbedingtem Rauschen kommen, während in analogen Abschnitten der Umwandlungsprozess durch das Rauschen direkt beeinträchtigt werden kann.
Wechseln einer oder mehrere digitale Ausgänge von High auf Low, nimmt die in der Bus-Kapazität und in der Eingangskapazität des angesteuerten Bausteins gespeicherte Ladung den Weg über das Die-Substrat und den Masse-Pin des A/D-Wandlers. Die Induktivität der Masse-Bondverbindung isoliert den Common-Anschluss des Die vom unverrauschten Massepotential am externen Pin, so dass es am Die zu Impulsen wechselnder Amplitude kommen kann, die davon abhängen, wie viele Ausgänge entladen werden. Dieses Phänomen wird als „Ground-Bounce“ bezeichnet. Der Common-Anschluss des Die befindet sich somit nicht auf einem gleichbleibenden Potential, sondern sein Potential kann vielmehr so stark variieren, dass die Differenz zwischen Eingangssignal und Masse verrauscht und auch die Umwandlungen dementsprechend mit Rauschen behaftet sind (Bild 7).
- Optimierung des Rauschverhaltens von Mixed-Signal-Schaltungen
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