ADC的SPI接口讀取返回0xFF解決方案

Umesh Jayamohan

系統(tǒng)中，ADC的SPI接口每次讀取都會返回0xFF?？赡艹隽耸裁磫栴}？

答：

新一代GSPS（每秒千兆采樣）ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）在系統(tǒng)實現(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。為了達到所需的交流性能規(guī)格，該設(shè)計必須適應(yīng)多個電壓域（1.25 V、2.5 V、3.3 V）。通常，任何具有這些多個電壓域的硅器件都需要某種電源排序。但是，ADI公司的設(shè)計人員內(nèi)置了一些超基準電路，無需任何電源排序，使AD9680更易于客戶在其系統(tǒng)中實現(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POR電路滿足電源軌電平之前，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SPI端口發(fā)送每次讀取0xFF。看起來我們正在到達某個地方。這就是您最好的朋友是舊的可靠數(shù)字萬用表 （DMM） 的地方。

使用數(shù)字萬用表時，首先要檢查的是AD9680各個引腳的電源電壓。就POR電路而言，其中之一可能超出了范圍?，F(xiàn)在事情可能會變得棘手。請看圖1，其中顯示了AD9680-1250的框圖原理圖，時鐘頻率為1.25 GHz。 對于第一次看原理圖的人來說，這里的一切看起來都很正常。此處未顯示去耦電容，其他電源域也是如此。重點是1.25 V域，因為這是最小的電源電壓。

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，這里的罪魁禍首不是LDO，也不是ADC，而是毫無戒心的鐵氧體磁珠。通常，鐵氧體磁珠用于電網(wǎng)中，以過濾流向某個設(shè)備的功率。鐵氧體磁珠中經(jīng)常被忽視的一個參數(shù)是DCR（直流電阻）。那么，我們?yōu)槭裁匆獡腄CR？因為一位名叫喬治·西蒙·歐姆的紳士是這么說的。

歐姆定律指出，通過兩點之間導(dǎo)體的電流與兩點之間的電位差成正比。因此，ADP1741 LDO輸出的電壓可能為1.25 V，聽起來不錯。但是，如果測量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)標稱電流）。這就是ADC SPI讀數(shù)0xFF的真正原因。保姆顯然對AD9680內(nèi)部的電壓不滿意。

那么補救措施是什么？有一些選項：

1.選擇不使用鐵氧體磁珠。這可能會也可能不會使設(shè)計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，當未拉出足夠的電流時，這可能會使AD9680面臨過大的電壓。

3. 選擇另一個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?shù)墓ぷ麟妷骸?/p>

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

圖 2：選擇和使用鐵氧體磁珠為 AD9680 供電的不同選項。

因此，下次您插入ADC時，發(fā)現(xiàn)它不起作用，并且SPI在每個讀取周期都返回0xFF，您可能會感謝歐姆先生。在這種情況下，古老的數(shù)字萬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，并且不考慮歐姆定律，這個小元件可能會在實現(xiàn)ADC在系統(tǒng)中的真實性能時引起一些嚴重問題。

審核編輯：郭婷