【導讀】為了解電源域和電源的增長(cháng)情況，我們需要追溯ADC的歷史脈絡(luò )。早期A(yíng)DC采樣速度很慢，大約在數十MHz內，而數字內容很少，幾乎不存在。電路的數字部分主要涉及如何將數據傳輸到數字接收邏輯——專(zhuān)用集成電路 (ASIC) 或現場(chǎng)可編程門(mén)陣列 (FPGA)。用于制造這些電路的工藝節點(diǎn)幾何尺寸較大，約在180 nm或更大。使用單電壓軌(1.8 V )和兩個(gè)不同的域（AVDD和DVDD，分別用于模擬域和數字域），便可獲得足夠好的性能。
在采樣速率和可用帶寬方面，當今的射頻模數轉換器(RF ADC)已有長(cháng)足的發(fā)展，其中還納入了大量數字處理功能，電源方面的復雜性也有提高。那么，RF ADC為什么有如此多不同的電源軌和電源域？
隨著(zhù)硅處理技術(shù)的改進(jìn)，晶體管的幾何尺寸不斷減小，意味著(zhù)每 mm2面積上可以容納更多的晶體管（即特征）。但是，人們仍然希望 ADC 實(shí)現與其前一代器件相同（或更好）的性能。 現在，ADC 的設計采取了多層面方法，其中： 1. 采樣速度和模擬帶寬必須得到改善； 2. 性能必須與前一代相同或更好； 3. 納入更多片內數字處理功能來(lái)輔助數字接收邏輯。
需要高速度
在 CMOS 技術(shù)中，提高速度（帶寬）的最普遍方法是讓晶體管幾何尺寸變小。使用更精細的 CMOS 晶體管可降低寄生效應，從而有助于提高晶體管的速度。晶體管速度越快，則帶寬越寬。數字電路的功耗與開(kāi)關(guān)速度有直接關(guān)系，與電源電壓則是平方關(guān)系，如下式所示：
幾何尺寸越小，電路設計人員能實(shí)現的電路速度就越快，而每MHz每個(gè)晶體管的功耗與上一代相同。以 AD9680 和 AD9695為例，二者分別采用65 nm和28 nm CMOS技術(shù)設計而成。在1.25 GSPS和1.3GSPS時(shí)，AD9680和AD9695的功耗分別為3.7 W和1.6 W。這表明，架構大致相同時(shí)，采用28 nm工藝制造的電路功耗比采用65 nm工藝制造的相同電路的功耗要低一半。因此，在消耗相同功率的情況下，28 nm工藝電路的運行速度可以是65 nm工藝電路的一倍。AD9208很好地說(shuō)明了這一點(diǎn)。
裕量最重要
表1：產(chǎn)品比較
隔離是關(guān)鍵
為了改善隔離，設計者必須考慮各種耦合機制，最明顯的機制是通過(guò)共享電源域。如果電源域盡可能遠離電路，那么共享同一電壓軌（AD9208為0.975 V）的數字電路和模擬電路發(fā)生震顫的可能性將非常小。在硅片中，電源已被分開(kāi)，接地也是如此。封裝設計繼續貫徹了這種隔離電源域處理。由此所得的同一封裝內不同電源域和地的劃分，如表2所示，其以AD9208為例。
表2：AD9208電源域和接地域
這可能會(huì )讓系統設計人員驚慌失措。乍一看，數據手冊給人的印象是這些域需要分開(kāi)處理以?xún)?yōu)化系統性能。情況并不像看起來(lái)那么可怕，數據手冊的目的僅僅是喚起人們對各種敏感域的關(guān)注，讓系統設計人員可以關(guān)注PDN（電源輸送網(wǎng)絡(luò )）設計，對其進(jìn)行適當的劃分。共享相同供電軌的大多數電源域和接地域可以合并，因此PDN可以簡(jiǎn)化。這導致BOM（物料清單）和布局得以簡(jiǎn)化。根據設計約束，圖2和圖3顯示了AD9208的兩種PDN設計方法。
圖3. AD9208 PDN，DC-DC轉換器為所有域供電 圖4. AD9208下方的AD9208-3000 EBZ PCB橫截面
文章來(lái)源：亞德諾半導體
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