AN-1296: AD9129 の電源の最適化 (Rev. 0) PDF

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AN-1296
アプリケーション・ノート
AD9129 の電源の最適化
著者: Corey Birdsall
フセットでの近接位相ノイズを約 5 dB、シングル・トーン IMD
を最大 5 dB、それぞれ改善していることが示されました。大部
分のコンデンサは冗長であることが示されました。これらは、
図 1 で×印で表してあります。図 1 で○印を付けたデカップリ
ング・コンデンサ C1 と C2 は、6 MHz キャリアに対する ACLR
を 5 dB 改善しました。図 1 で○印を付けたコンデンサ・アレイ
CN1 と C25 も、6 MHz キャリアに対する ACLR を約 6 dB、
NSD を約 1 dB 改善しました。
はじめに
AD9129 評価用ボードは、D/A コンバータ (DAC)の最適性能を保
証するため、電源のフィルタリング機能を内蔵しています。こ
のアプリケーション・ノートでは、主要なフィルタリング部品
を取り外した場合の影響を調べます。ボード上のすべてのフェ
ライト・ビーズおよび電源に接続された大部分のコンデンサを
取り外してみました。フィルタリング部品を取り外した場合の
影響を調べるために、位相ノイズ、ノイズ・スペクトル密度
(NSD)、スプリアス・フリー・ダイナミックレンジ (SFDR)、相
互変調歪み (IMD)、隣接チャンネル・リーク比 (ACLR) 性能を
測定しました。測定結果から、フェライト・ビーズは 20 Hz オ
図 1 で×印を付けたすべてのコンデンサを取り外しても、DAC
性能には影響しませんでした。
JP3
1
DVDD
DVDD
AVDD
CN1
2
1
C25
2
1
CN3
2
1
CN4
2
3
4
3
4
3
4
3
4
5
6
5
6
5
6
5
6
7
8
7
8
7
8
7
8
47000pF
GND
47000pF
A2
ADP3339AKCZ-1.8-RL
+5V
P3
3
1
2
571-0500
DVDD
IN
OUT
GND OUT
1 4
C62
1µF
C0603
GND
P4
1
2
47000pF
GND
47000pF
GND
VSSA
1
TP2
RED
E3
1
JPR0805
AVDD
1
2
P
E4
1
2
C6
22µF
C7343
N
2
C12
0.001µF
C0402
C58
0.1µF
C0603
C68
0.001µF
C0402
C60
0.1µF
C0603
P
N
1
2
1
TP12
RED
C19
22µF
C7343
C50
0.1µF
C0603
C53
0.1µF
C0603
P
C37
0.001µF
C0402
N
C38 P
4.7µF
N
C3528
U6
ADP3339AKCZ-1.8-RL
3
C39
47µF
C7343
C61
0.1µF
C0603
C40
0.001µF
C0402
P
N
C41 P
4.7µF
N
C3528
C42
47µF
C7343
OUT
GND
GND
C59
0.1µF
C0306
IN
C13
0.1µF
C0603
C14
0.1µF
C0603
P
N
1
C21
1µF
C0603
GND
VSSA
OUT
IN
SD_N
GND
3
7
GND
DVDD
C56
0.1µF
C0402
C51
0.1µF
C0402
GND
E6
P
TP21
BLK
1
GND
2
AVDD
115Ω
C75
22µF
C7343
N
C77
0.1µF
C0402
C76
0.1µF
C0402
GND
U4
2
2
1
C74
1µF
C0603
ADP3333ARMZ-2.5-RL
C16
4.7µF
C3528
TP20
RED
2
JPR0805
GND
VDD_USB
1
JP6
2
GND OUT
1 4
C73
1µF
C0603
AVDD
TP9
BLK
1
GND
C43
0.1µF
C0306
E1
115Ω
GND
AVDD
C8
0.1µF
C0402
1
JPR1206
571-0100
C104
47µF
C7343
TP3
BLK
1
GND
JP1
GND
GND
N
C45 P
4.7µF
N
C3528
VDD_USB
C9
0.1µF
C0402
115Ω
C17
1µF
C0603
GND
P
C10
0.001µF
C0402
2
115Ω
1
JP4
1
1
TP5
RED
E9
2
1
JPR0805
115Ω
C22
1µF
C0603
GND
P
N
C23
22µF
C7343
GND
1
TP6
BLK
C30
0.1µF
C0402
2
VCC2.5
C31
0.1µF
C0402
AVDD
1
2
571-0500
C11
1µF
C0603
E5
P5
4 IN1
2 IN2
2
1
C18
C7343
22µF
115Ω
N
P
C1
0.1µF
C0402
C2
0.1µF
C0402
OUT
GND
C15
1µF
C0603
C7343
N
22µF
C20 P
1
P
GND
2
VSSA
TP10
BLK
C3
0.1µF
C0402
C7
0.1µF
C0402
AVDD
GND
GND
E2
1
115Ω
R1
120Ω
N
TP1
RED
2
JPR0805
ADJ
1
C24
C7343
22µF
1
JP2
1
3
R4
200Ω
GND
AVDD
AVDD
12113-001
–5V
U1
LM337IMP/NOPB
図 1.電源コンデンサの取り外し
アナログ・デバイセズ社は、提供する情報が正確で信頼できるものであることを期していますが、その情報の利用に関して、あるいは利用によって
生じる第三者の特許やその他の権利の侵害に関して一切の責任を負いません。また、アナログ・デバイセズ社の特許または特許の権利の使用を明示
的または暗示的に許諾するものでもありません。仕様は、予告なく変更される場合があります。本紙記載の商標および登録商標は、それぞれの所有
者の財産です。※日本語版資料は REVISION が古い場合があります。最新の内容については、英語版をご参照ください。
Rev. 0
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本
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AN-1296
アプリケーション・ノート
–60
フェライト・ビーズの取り外し
E1~E6 および E9 のフェライト・ビーズを、すべて取り外して
短絡しました。E7 と E11 のフェライト・ビーズは E8 と E10 の
フェライト・ビーズドと並列であるため、E7 と E11 のフェライ
ト・ビーズは不要と見なして取り外しました。AVDD 領域と
DVDD 領域を同時に確実にパワーアップさせるために、E8 と
E10 のフェライト・ビーズは残しました。フェライト・ビーズ
の代わりにインダクタを使用できますが、いずれかの 1 つは
DC 的に短絡している必要があると同時に無線周波数 (RF) アイ
ソレーションを提供する必要があります。AVDD と DVDD は同
じ電圧であるため、同じ低ドロップアウト (LDO) レギュレータ
から供給できますが、デジタル・ノイズが DAC 出力へ混入し
ないようにするため、別々のフィルタリング回路と電源プレー
ンが必要です。
WORST IMD3 (dBc)
fOUT = 991MHz
–80
400M
600M
800M
FREQUENCY (Hz)
1.0G
1.2G
12113-003
200M
図 3.フェライト・ビーズ有りと無しの場合の IMD
C1 と C2 の取り外し
C1 と C2 を取り外すと、6 MHz キャリアでの ACLR 性能が約 5
dB 低下しました (図 4 参照)。ACLR 性能は 8 キャリア、256 直
交振幅変調 (QAM) 信号、33 mA のフルスケール電流、デジタル
側からの干渉のない状態、FIR40、2.3 GHz のクロック・レート
で測定しました。8 キャリアの両側の 5.25 MHz 帯域幅チャンネ
ルの性能を図 4 と図 5 に示します。
–56
fS = 2000MHz
fS = 2200MHz
fS = 2600MHz
fS = 2800MHz
fS = 2305MHz
–58
C1, C2: TRUE
C1, C2: FALSE
–60
FERRITES: FALSE
FERRITES: TRUE
LOWER 5.25MHz (dBc)
PHASE NOISE (dBc/Hz)
–75
0
–80
–100
–70
–90
–70
fOUT = 51MHz
FERRITES: FALSE
FERRITES: TRUE
–85
フェライト・ビーズを短絡すると、近接位相ノイズ性能が少し
低下します(図 2 参照)。この測定は、33 mA の最大フルスケー
ル電流、デジタル側からの干渉のない状態で行いました。位相
ノイズの測定は、低出力周波数 51 MHz と高出力周波数 991
MHz の複数のクロック周波数で行いました。位相ノイズ性能は、
フェライト・ビーズを取り外したとき、991 MHz 信号の 20 Hz 以
内で約 5 dB 劣化しました。その他の場合、フェライト・ビード
がある場合とない場合の性能は同じでした。
–90
fS =1800MHz
fS = 2200MHz
–65
–110
–120
–130
–62
–64
–66
–68
10
100
FREQUENCY (Hz)
1k
10k
–72
–74
0
図 2.フェライト・ビーズ有りと無しの場合の位相ノイズ
フェライト・ビーズを短絡すると、シングル・トーン IMD 性能
が最大 5 dB 劣化しました。図 3 に、フェライト・ビーズの有り
/無しの場合の IMD を 2 つのクロック・レートで示します。こ
の測定は、28 mA のフルスケール電流でデジタル側からの干渉
のない状態で行いました。
200M
400M
600M
OUTPUT FREQUENCY (Hz)
800M
1.0G
12113-004
1
12113-002
–70
–140
図 4. C1 および C2 無しの場合の ACLR
下側 5.25 MHz チャンネル
–56
fS = 2305MHz
–58
C1, C2: TRUE
C1, C2: FALSE
UPPER 5.25MHz (dBc)
–60
–62
–64
–66
–68
–70
–74
0
200M
400M
600M
OUTPUT FREQUENCY (Hz)
800M
図 5. C1 および C2 無しの場合の ACLR
上側 5.25 MHz チャンネル
Rev. 0
- 2/3 -
1.0G
12113-005
–72
AN-1296
アプリケーション・ノート
–62
コンデンサ・アレイの取り外し
fS = 2305MHz
コンデンサ・アレイ CN1 と C25 を取り外すと、低い出力周波数
以外で、NSD 性能が約 1 dB 低下しました(図 6 参照)。NSD は
70 MHz を中心とするバンドパス・フィルタで測定しました。図
6 に、28 mA のフルスケール電流、デジタル側からの干渉のな
い状態、2200 MHz と 2800 MHz のクロック・レートでの性能を
示します。この性能は、他のクロック・レートでも同じである
ことが確認されました。
CAPACITOR ARRAYS: FALSE
CAPACITOR ARRAYS: TRUE
LOWER 2.5MHz (dBc)
–64
–154
–156
–66
–68
–70
–72
0
200M
–160
400M
600M
800M
1.0G
OUTPUT FREQUENCY (Hz)
図 7. コンデンサ・アレイ無しの場合の ACLR
下側 5.25 MHz チャンネル
–162
–164
–60
fS = 2200MHz
fS = 2800MHz
–166
fS = 2305MHz
CAPACITOR ARRAYS: TRUE
CAPACITOR ARRAYS: FALSE
400M
600M
800M 1.0G
OUTPUT FREQUENCY (Hz)
1.2G
1.4G
UPPER 5.25MHz (dBc)
200M
12113-006
–168
0
CAPACITOR ARRAYS: FALSE
CAPACITOR ARRAYS: TRUE
–62
図 6. コンデンサ・アレイ無しでの NSD
コンデンサ・アレイを取り外すと、6 MHz、256 QAM キャリア
での ACLR 性能が約 6 dB 低下しました(図 7 と図 8 参照)。
ACLR 性能は 8 キャリア、256 QAM 信号、33 mA のフルスケー
ル電流、デジタル側からの干渉のない状態、FIR40、2.3 GHz の
クロック・レートで測定しました。8 キャリアの両側の
5.25 MHz 帯域幅チャンネルの性能を図 7 と図 8 に示します。
–64
–66
–68
–70
–72
–74
0
200M
400M
600M
800M
OUTPUT FREQUENCY (Hz)
1.0G
12113-008
NSD (dBm/Hz)
–74
12113-007
–158
図 8. コンデンサ・アレイ無しの場合の ACLR
上側 5.25 MHz チャンネル
結論
フェライト・ビーズを取り外すと、位相ノイズ性能が約 5 dB、
IMD 性能が約 5 dB、それぞれ低下しました。AD9129 評価用ボ
ード上の大部分のデカップリング・コンデンサは、性能に対す
る明らかな影響を示さなかったので、これらは不要と判断しま
した。負電源のデカップリング・コンデンサ C1 と C2 を取り外
すと、ACLR 性能が約 5 dB 低下しました。コンデンサ・アレイ
CN1 と C25 を取り外すと、NSD 性能が約 1 dB、ACLR 性能が約
6 dB、それぞれ低下しました。
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Rev. 0
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