基于AD9680的改进型电源轨电路设计及验证

薛 亮，罗新元，苏郁秋，孙 天

（1.中国电子科技集团公司第五十八研究所，江苏无锡 214072；2.南京理工大学，南京 210094）

1 引言

AD9680是一款14位、JESD204B通信的双通道模数转换器(ADC)。其出色的芯片性能被广泛应用于宽带接收机与雷达接收机设计[1]等要求供电稳定的军民两用电源电路中。目前基于AD9680的研究主要基于JESD204B协议进行[1-4]。在基于AD9680的应用设计中，因其电源抑制比很差，对于要求高电源效率和低噪声性能的应用，必须为其提供干净的无噪声电源[5]，其难点在于对电源轨的设计。

AD9680的电源轨设计一般有两种方法，一种是直接将输入电压经过ADP1741、ADP125等线性调节器(LDO)供电给AD9680芯片[4]；另一种使用ADP2164与ADP2384电压调节器进行电压转化后，经过LDO供电给AD9680[6]。上述电源轨的设计可以为AD9680提供稳定的电源，但输入电压的大小并不能满足大部分的电路应用。为进一步提高性能，有以下两种渠道：一是部分电压调节器可以省略，从而提高转化效率和减少成本；二是LDO芯片在价格不变的基础上，可以选用更加稳定的型号，从而提高电源稳定性。

本文设计了一种改进型AD9680的硬件电路。这套电路主要由2路输入电压、1路降压电路与5路LDO电路组成。

2 AD9680电源轨简介

如图1所示，AD9680必须由7个电源轨进行供电 ， 分 别 为 ：AVDD1=1.25 AV，AVDD2=2.5 AV，AVDD3=3.3 AV，AVDD1_SR=1.25 AV，DVDD=1.25 V，DRVDD=1.25 V，SPIVDD=1.8 AV。其中每个电源轨对应的最大驱动电流分别为：IAVDD1=720 mA，IAVDD2=680 mA，IAVDD3=142 mA，IAVDD1_SR=18 mA，IDVDD=236 mA，IDRVDD=225 mA，ISPIVDD=6 mA[5]。

图1 AD9680结构图

3 电路结构设计

根据各电源轨所需的最大驱动电流分别选用了ADM1760、ADP2164、ADP1740、ADP1741 与 ADP124芯片，各芯片型号与主要性能参数如表1所示[6-9]。

表1 各芯片性能表

图2 AD9680电源轨结构图

基于AD9689的电源轨如图2所示，采用更为常见的3.3 V与5 V作为外部输入电源。因AVDD1与AVDD1_SR、DRVDD与DVDD同为模拟电压输出1.25 AV与数字电压输出1.25 V，将DVDD并入DRVDD电路中，将AVDD1_SR并入AVDD1电路中。在电路合并后，两路的最大输出电流分别为IAVDD1+IAVDD1_SR=738 mA与IDRVDD+IDVDD=461 mA，采用ADP1741作为电路的LDO。同时在1.8 V、2.5 V与3.3 V电路中，选择芯片型号为固定电压输出，这样的输出值不受电阻值的影响，而且提供电压反馈，使得电源更加稳定。

电压转换器在转换过程中存在功率丢失问题，从而降低了后续电路中的功率，在电路设计过程中需尽量避免这一问题。在AVDD3电路中，所需的驱动电流较小且为单路，在其前置电路中并不需要电压调节器来提供较大的电流输出，所以可以将5 V直接接入ADP124。

4 仿真试验

为验证AD9680的电源轨设计的合理与稳定性，我们进行了仿真试验。图3所示为AD9680电路设计的实物图。在-20℃下对AD9680进行数据采样，随机筛选出20组采样数据，如表2所示。将采样后的数据在MATLAB 14.0中进行FFT数据分析，其时域图如图 4、图 5 所示。图 6、7、8 分别为 6.95 GHz、2.85 GHz与1.45 GHz的频谱点，证明了该电路设计具有可靠的频谱识别性。

表2 随机筛选20组采样数据

图3 AD9680电路设计实物图

图4 数据时域图

图5 放大后的数据时域图

图6 6.95 GHz频谱图

图7 2.85 GHz频谱图

图8 1.45 GHz频谱图

试验证明，输出数据与输入信号频率相等。该AD9680电源轨的设计在节省器件的同时能够进行稳定的工作，满足工业生产的要求。

5 总结

本文基于ADP9680电源轨的基本结构，并参考众多LDO芯片手册，设计了一种AD9680改进型电路。在7路电源轨上，将DVDD合并在DRVDD电路中，将AVDD1_SR合并在AVDD1电路中，同时去掉了AVDD3变压器电路，这种结构在节省成本的同时，不仅能够优化PCB电路设计，而且提高了供电电源的稳定性，最后通过仿真试验证明了电路设计的稳定性。