ADC的SPI接口讀取返回0xFF解決方案

Umesh Jayamohan

系統(tǒng)中，ADC的SPI接口每次讀取都會(huì)返回0xFF。可能出了什么問(wèn)題？

答：

新一代GSPS（每秒千兆采樣）ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中提供了業(yè)界領(lǐng)先的性能和可靠性。但是，如果SPI接口每次讀取都回讀0xFF，那么這肯定是不可能的。這很可能意味著ADC內(nèi)部的某些東西不符合要求。讓我們找出它可能是什么。

最新一代GSPS ADC（例如AD9680）采用深亞微米65 nm CMOS工藝設(shè)計(jì)。為了達(dá)到所需的交流性能規(guī)格，該設(shè)計(jì)必須適應(yīng)多個(gè)電壓域（1.25 V、2.5 V、3.3 V）。通常，任何具有這些多個(gè)電壓域的硅器件都需要某種電源排序。但是，ADI公司的設(shè)計(jì)人員內(nèi)置了一些超基準(zhǔn)電路，無(wú)需任何電源排序，使AD9680更易于客戶(hù)在其系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。

AD9680內(nèi)置上電復(fù)位（POR）保姆電路，可控制所有電源軌。在該P(yáng)OR電路滿(mǎn)足電源軌電平之前，器件將處于復(fù)位模式。在復(fù)位模式下，如果SPIVDD為1.8 V、2.5 V或3.3 V，ADC將通過(guò)SPI端口發(fā)送每次讀取0xFF。看起來(lái)我們正在到達(dá)某個(gè)地方。這就是您最好的朋友是舊的可靠數(shù)字萬(wàn)用表 （DMM） 的地方。

使用數(shù)字萬(wàn)用表時(shí)，首先要檢查的是AD9680各個(gè)引腳的電源電壓。就POR電路而言，其中之一可能超出了范圍?，F(xiàn)在事情可能會(huì)變得棘手。請(qǐng)看圖1，其中顯示了AD9680-1250的框圖原理圖，時(shí)鐘頻率為1.25 GHz。 對(duì)于第一次看原理圖的人來(lái)說(shuō)，這里的一切看起來(lái)都很正常。此處未顯示去耦電容，其他電源域也是如此。重點(diǎn)是1.25 V域，因?yàn)檫@是最小的電源電壓。

圖1.使用ADP1 LDO為AD25上的9680.1741 V域供電。

ADP1741應(yīng)有足夠的空間為所有連接到1.25 V的域供電。然而，這里的罪魁禍?zhǔn)撞皇荓DO，也不是ADC，而是毫無(wú)戒心的鐵氧體磁珠。通常，鐵氧體磁珠用于電網(wǎng)中，以過(guò)濾流向某個(gè)設(shè)備的功率。鐵氧體磁珠中經(jīng)常被忽視的一個(gè)參數(shù)是DCR（直流電阻）。那么，我們?yōu)槭裁匆獡?dān)心DCR？因?yàn)橐晃幻袉讨巍の髅伞W姆的紳士是這么說(shuō)的。

歐姆定律指出，通過(guò)兩點(diǎn)之間導(dǎo)體的電流與兩點(diǎn)之間的電位差成正比。因此，ADP1741 LDO輸出的電壓可能為1.25 V，聽(tīng)起來(lái)不錯(cuò)。但是，如果測(cè)量ADC引腳或鐵氧體磁珠另一側(cè)的電壓，DMM讀數(shù)為1.12 V（假設(shè)標(biāo)稱(chēng)電流）。這就是ADC SPI讀數(shù)0xFF的真正原因。保姆顯然對(duì)AD9680內(nèi)部的電壓不滿(mǎn)意。

那么補(bǔ)救措施是什么？有一些選項(xiàng)：

1.選擇不使用鐵氧體磁珠。這可能會(huì)也可能不會(huì)使設(shè)計(jì)更容易受到噪聲的影響。

2. 將LDO輸出電壓調(diào)高，以考慮鐵氧體磁珠上的IR壓降。但是，當(dāng)未拉出足夠的電流時(shí)，這可能會(huì)使AD9680面臨過(guò)大的電壓。

3. 選擇另一個(gè)阻抗和載流能力相同但DCR（小于50 mΩ）的鐵氧體磁珠。

4. 將電壓輸出拆分到相應(yīng)的域（AVDD1、AVDD1_SR、DVDD、DRVDD），并使用具有較低 DCR 的鐵氧體磁珠以確保適當(dāng)?shù)墓ぷ麟妷骸?/p>

圖 2 顯示了上面討論的選項(xiàng) 2 和 4。選項(xiàng) 4 提供了最佳折衷方案。但是，這確實(shí)會(huì)增加物料清單 （BOM） 成本，必須考慮到這一點(diǎn)。選項(xiàng) 4 還通過(guò)在 AVDD、DVDD 和 DRVDD 域之間提供一些濾波來(lái)提供更高的抗噪性。

圖 2：選擇和使用鐵氧體磁珠為 AD9680 供電的不同選項(xiàng)。

因此，下次您插入ADC時(shí)，發(fā)現(xiàn)它不起作用，并且SPI在每個(gè)讀取周期都返回0xFF，您可能會(huì)感謝歐姆先生。在這種情況下，古老的數(shù)字萬(wàn)用表成為您的首選工具，而不是示波器或您友好的應(yīng)用工程師。鐵氧體磁珠當(dāng)然可以為您的系統(tǒng)提供良好的抗噪性。但是，如果選擇不當(dāng)，并且不考慮歐姆定律，這個(gè)小元件可能會(huì)在實(shí)現(xiàn)ADC在系統(tǒng)中的真實(shí)性能時(shí)引起一些嚴(yán)重問(wèn)題。

審核編輯：郭婷