ADC的SPI接口读取返回0xFF解决方案

Umesh Jayamohan

系统中，ADC的SPI接口每次读取都会返回0xFF。可能出了什么问题？

答：

新一代GSPS（每秒千兆采样）ADC（模数转换器）在系统实现中提供了业界领先的性能和可靠性。但是，如果SPI接口每次读取都回读0xFF，那么这肯定是不可能的。这很可能意味着ADC内部的某些东西不符合要求。让我们找出它可能是什么。

最新一代GSPS ADC（例如AD9680）采用深亚微米65 nm CMOS工艺设计。为了达到所需的交流性能规格，该设计必须适应多个电压域（1.25 V、2.5 V、3.3 V）。通常，任何具有这些多个电压域的硅器件都需要某种电源排序。但是，ADI公司的设计人员内置了一些超基准电路，无需任何电源排序，使AD9680更易于客户在其系统中实现。

AD9680内置上电复位（POR）保姆电路，可控制所有电源轨。在该POR电路满足电源轨电平之前，器件将处于复位模式。在复位模式下，如果SPIVDD为1.8 V、2.5 V或3.3 V，ADC将通过SPI端口发送每次读取0xFF。看起来我们正在到达某个地方。这就是您最好的朋友是旧的可靠数字万用表 （DMM） 的地方。

使用数字万用表时，首先要检查的是AD9680各个引脚的电源电压。就POR电路而言，其中之一可能超出了范围。现在事情可能会变得棘手。请看图1，其中显示了AD9680-1250的框图原理图，时钟频率为1.25 GHz。 对于第一次看原理图的人来说，这里的一切看起来都很正常。此处未显示去耦电容，其他电源域也是如此。重点是1.25 V域，因为这是最小的电源电压。

图1.使用ADP1 LDO为AD25上的9680.1741 V域供电。

ADP1741应有足够的空间为所有连接到1.25 V的域供电。然而，这里的罪魁祸首不是LDO，也不是ADC，而是毫无戒心的铁氧体磁珠。通常，铁氧体磁珠用于电网中，以过滤流向某个设备的功率。铁氧体磁珠中经常被忽视的一个参数是DCR（直流电阻）。那么，我们为什么要担心DCR？因为一位名叫乔治·西蒙·欧姆的绅士是这么说的。

欧姆定律指出，通过两点之间导体的电流与两点之间的电位差成正比。因此，ADP1741 LDO输出的电压可能为1.25 V，听起来不错。但是，如果测量ADC引脚或铁氧体磁珠另一侧的电压，DMM读数为1.12 V（假设标称电流）。这就是ADC SPI读数0xFF的真正原因。保姆显然对AD9680内部的电压不满意。

那么补救措施是什么？有一些选项：

1.选择不使用铁氧体磁珠。这可能会也可能不会使设计更容易受到噪声的影响。

2. 将LDO输出电压调高，以考虑铁氧体磁珠上的IR压降。但是，当未拉出足够的电流时，这可能会使AD9680面临过大的电压。

3. 选择另一个阻抗和载流能力相同但DCR（小于50 mΩ）的铁氧体磁珠。

4. 将电压输出拆分到相应的域（AVDD1、AVDD1_SR、DVDD、DRVDD），并使用具有较低 DCR 的铁氧体磁珠以确保适当的工作电压。

图 2 显示了上面讨论的选项 2 和 4。选项 4 提供了最佳折衷方案。但是，这确实会增加物料清单 （BOM） 成本，必须考虑到这一点。选项 4 还通过在 AVDD、DVDD 和 DRVDD 域之间提供一些滤波来提供更高的抗噪性。

图 2：选择和使用铁氧体磁珠为 AD9680 供电的不同选项。

因此，下次您插入ADC时，发现它不起作用，并且SPI在每个读取周期都返回0xFF，您可能会感谢欧姆先生。在这种情况下，古老的数字万用表成为您的首选工具，而不是示波器或您友好的应用工程师。铁氧体磁珠当然可以为您的系统提供良好的抗噪性。但是，如果选择不当，并且不考虑欧姆定律，这个小元件可能会在实现ADC在系统中的真实性能时引起一些严重问题。

审核编辑：郭婷