利用同步降压DC-DC调节器ADP2105为800 MSPS TXDAC数模转换器AD9788供电，以提高功率 (CN0141)

本电路利用一对同步降压DC-DC调节器ADP2105 ，提供双通道、16位、高动态范围TxDAC®数模转换器AD9788所需的各供电轨。ADP2105对给AD9788供电的功率超过85%，比传统线性调节器解决方案高50%。使用线性调节器时，总电路功耗为1.4 W；而使用开关调节器时，总电路功耗仅0.88 W。

这种高功率可以降低系统级功耗，而AD9788的性能未发现下降。ADP2105是一款低噪声降压DC-DC转换器，采用固定频率、峰值电流模式结构，并集成高端开关和低端同步整流器。1.2 MHz高开关频率允许使用小型外部电感和陶瓷电容，16引脚、4 mm × 4 mm小型LFCSP_VQ封装则使PCB面积极小。

AD9788支持高达800 MSPS的DAC更新速率，其低噪声和出色的线性度则支持从基带到高达200 MHz的复数IF频率的各种发射结构。AD9788具有丰富的数字信号处理功能，包括：2×、4×和8×插值滤波器选项，32位NCO分辨率的复数数字调制，以及增益、相位和失调补偿。DAC输出可以与ADL537x系列等模拟正交调制器无缝接口。

图1显示该ADP2105电源解决方案，它为AD9788 DAC提供所需的输入供电轨。AD9788有四个电源域：两个要求3.3 V，两个要求1.8 V。两个3.3 V电源域分别是向I/O电路供电的DVDD33和向DAC内部开关内核供电的AVDD33。两个1.8 V电源域分别是向数字处理电路供电的DVDD18以及向时钟接收器和PLL电路供电的CLKVDD18。3.3 V电源域由单个ADP2105 (3.3 V)器件供电，1.8 V电源域则由单个ADP2105 (1.8 V)器件供电。

图1. 用两个开关调节器ADP2105为AD9788 DAC供电（原理示意图，未显示去耦和所有连接）

 

各供电轨的电源域通过铁氧体磁珠彼此隔离，如图1所示。每个域一个大电容，加上各电源引脚上的局部高频去耦电容，可提供充分的旁路，以保护AD9788的动态性能。ADP2105的输入电压会影响所需电感的大小选择，而且也会影响调节器的功率。较低的输入电压一般需要较小的电感，并且可改善电源效率。图中所示的配置利用3.3 V输入轨为1.8 V调节器供电，利用5.0 V输入轨为3.3 V调节器供电。

图2显示了两种情况的代表性频谱图对比：AD9788采用线性调节器供电与采用ADP2105开关调节器供电。在所示的例子中，DAC输出频率F_OUT = 125 MHz，DAC输入数据速率F_DATA = 200 MHz，采用4×插值。在这些条件下，DAC以800 MSPS更新速率输出一个125 MHz信号。AD9788的输出频谱显示：在所考虑的测试案例中，并未测出与开关频率相关的本底噪声或杂散增加。

图2. DAC输出频谱：输出频率 = 125 MHz，DAC输入数据速率 = 200 MHz，DAC输出速率 = 800 MSPS（4×插值）

 

表1中的功率结果将LDO调节器设计与基于ADP2105的开关调节器设计的整体功率进行了比较。线性调节器和开关调节器使用同一输入电压。1.8 V调节器由3.3 V输入轨供电，3.3 V调节器由5.0 V输入轨供电。使用开关调节器可省电457 mW，整体功耗的效率大约提高50%。

采用ADP2105等DC-DC调节器时，适当的元件放置、电源层和接地层布局以及信号路由是确保设计成功的关键。为了成功应用开关调节器，应当遵循器件数据手册中的详细布局指南。这些指南通常要求开关电感应远离DAC及DAC时钟和信号路径中的敏感器件而安装，或者安装在PCB背面，以利于消除耦合至敏感器件的磁通量。高电流环路应尽可能短。用于调节器的旁路电容和补偿网络应靠近该器件放置。

对于不需要16位AD9788的完整动态范围的系统，可以使用分辨率分别为12位和14位、具有同样特性和采样速率的AD9785和AD9787。低分辨率器件也可以采用ADP2105供电；与线性调节器相比，性能不会有任何下降，同时功率也能提高相似的幅度。ADP2105提供最大1 A的输出电流。对于需要更高输出电流的多通道应用，可以使用ADP2106和ADP2107，二者分别提供1.5 A和2 A输出电流。

如果精心设计，线性电压调节器和开关调节器均能提供干净的电源，促使高动态范围DAC发挥最佳性能。线性调节器可提供低噪声电压输出，但功率不高。开关解决方案可提高功率，降低功耗，DAC性能则不会下降。