隨著FPGA性能越來越強(qiáng)，數(shù)采鏈路越來越復(fù)雜，供電系統(tǒng)就成為系統(tǒng)的一個(gè)需要特殊注意點(diǎn)。

對于系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員來說，由于數(shù)字處理系統(tǒng)的采樣帶寬越來越寬。出于環(huán)境和成本方面的考慮，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員不斷嘗試降低總功耗。一般而言，ADC 制造商建議采用低噪聲LDO（低壓差）穩(wěn)壓器為GSPS（或RF 采樣）ADC 供電，以便達(dá)到最高性能。然而，這種方式的輸電網(wǎng)絡(luò) (PDN) 效率不高。設(shè)計(jì)人員對于使用開關(guān)穩(wěn)壓器直接為GSPS ADC 供電且不會大幅降低ADC 性能的方法呼聲漸高。

    解決方案是謹(jǐn)慎地進(jìn)行PDN 部署和布局布線，確保ADC 性能不受影響。討論了線性和開關(guān)電源的不同之處，并表明GSPSADC 與DC-DC 轉(zhuǎn)換器搭配使用可大幅改善系統(tǒng)能效，且不會影響ADC 性能。

高帶寬、高采樣速率ADC（或GSPS ADC）可以具有多個(gè)電源域（比如AVDD 或DVDD）。特別是相控陣領(lǐng)域，可能出現(xiàn)多達(dá)10+、100+乃至K級的電源域。

圖示是AD96802：一款14 位、1.25 GSPS/1 GSPS/820MSPS/500 MSPS JESD204B 雙通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采用65 nmCMOS 工藝制造。這款GSPS ADC 具有7 個(gè)不同的域（AVDD1、AVDD1_SR、AVDD2、AVDD3、DVDD、DRVDD 和SPIVDD），以及3 個(gè)不同的電壓：1.25 V、2.5 V 和3.3 V。ADP23843 和ADP21644 DC-DC 轉(zhuǎn)換器用于使電壓下降到可控水平，以便LDO 能夠在不進(jìn)入熱關(guān)斷的情況下進(jìn)行穩(wěn)壓操作。這些電源域和各種電壓的日益普及是在這些采樣速率下工作所必需的。它們可以確保各種電路域（比如采樣、時(shí)鐘、數(shù)字和串行器）之間具有正確的隔離，同時(shí)使性能最優(yōu)。正是因?yàn)檫@個(gè)原因，ADC 制造商才設(shè)計(jì)了評估板，并推薦詳細(xì)的電源設(shè)計(jì)方案，確保最大程度降低風(fēng)險(xiǎn)，使性能最大化。例如，圖1 顯示了AD9680評估板使用的默認(rèn)PDN 的功能框圖。根據(jù)Vita57.1 規(guī)格，電源輸入來自FMC（FPGA 夾層卡）連接器供應(yīng)的12 V/1 A 和3.3 V/3 A電源。

顯而易見，這是一種昂貴的解決方案，有7 個(gè)LDO 穩(wěn)壓器，每個(gè)域一個(gè)。這款PDN 也許是性能最優(yōu)的，但肯定不是最具性價(jià)比或運(yùn)行成本效率最高的。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員認(rèn)為部署含有多個(gè)ADC 的系統(tǒng)非常有難度。例如，相控陣?yán)走_(dá)方案包含成百個(gè)AD9680，全都以同步方式工作。要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員為上百個(gè)ADC的每一個(gè)電壓域都分配一個(gè)LDO 穩(wěn)壓器是不合理的。

    一種更具性價(jià)比的PDN 設(shè)計(jì)方案是將具有同樣電壓值（比如所有的1.25 V 模擬域）的域組合起來，然后用同一個(gè)LDO 來驅(qū)動。這樣可以減少元件數(shù)（以及物料清單—BOM—成本），如下圖所示。

當(dāng)然，我們還有更進(jìn)一步的優(yōu)化方案，這個(gè)就需要我們均衡考慮了。此文拋磚引玉，希望能有更多的討論與分析。