使用 GM6506 为 ADC 设计一个电源轨（YUNSWJ 分析版）

使用 GM6506 为 FPGA 设计一个电源轨 ，这个是之前写的，其实还有一个精细的版本：那就是 ADC 供电。

咱们把场景换成：

VOUT = 5 V

IOUT_max ≈ 0.5 A

负载 = ADC（你可以理解成“模拟比较敏感”的那一类）

目标就是：它直接喂 ADC 行不行？如果不放心，加一两级滤波/ LDO 后噪声大概能压到什么水平。

按 0.5 A 重新算一遍输出电容和纹波

手册给的推荐输出电容公式（我用它来估个“至少应该有多少 µF”）：

参数代入：

先算分母：

再算分子：

所以：

也就是说：只从稳定性角度，18 µF 左右就够，但我们是给 ADC 用，想降噪一点，可以故意上调：比如用 47 µF 陶瓷（甚至 47 µF×2，做到 100 µF 等级）。

下面就以 COUT = 47 µF 来估算一次稳态纹波。

电感电流纹波 ΔIL

电感电流纹波基本由 VIN、VOUT、L、f 决定，和负载大小关系不大（只要不掉到 DCM），我们沿用前面类似的估算：

假设还是 VIN=5.5 V、VOUT=5 V：

电压差：

占空比：

内部电感估个常见值：

开关频率：

分母先算：

分子：

所以：

（峰峰）

这个量级和 6 A 应用时差不多（本来就是一样的拓扑）。

C 导致的理想三角波纹波

先算分母：

1. 再乘 8：

于是：

ESR 贡献

假设多颗陶瓷并起来等效 ESR ≈ 5 mΩ：

综合稳态纹波

C 造成 ≈ 1 mVpp

ESR 造成 ≈ 3 mVpp

合起来大概 3–4 mVpp，就按 4 mVpp 来看。

对 5 V 电源来说，相对偏差：

峰峰

这个量级在数字世界是“小噪音”，在高精度模拟世界则要看怎么隔离和滤掉。

不加 LDO，直接喂 ADC 的影响有多大？

先粗暴看一下“电源纹波对应几 LSB”。

假设 ADC 满量程也是 0–5 V，我们算三个常见分辨率（只是感个量级）：

16 位 ADC：

65536 ≈ 6.5536×10^4，5 ÷ 65536 ≈ 0.0000763 V = 76 µV

如果 4 mVpp 的电源纹波完全等效到输出，那就是：

当然，这是“最坏情况 + 直接 1:1 耦合”——现实里，ADC 对电源有 PSRR（尤其是 AVDD 对内部基准）。

简单带 PSRR 的估算

比如：ADC 的 AVDD-to-output PSRR 在关键频带（几十 kHz 内）有 60 dB（衰减 1000 倍），则电源上 4 mVpp 的扰动到 ADC 输出变成：4 mV ÷ 1000 = 4 µVpp ≈ 0.053 LSB（对 16 位）。

也就是说，在频率段 PSRR 还不错的地方，这个级别的电源纹波，对 16 位 ADC 来说完全是可接受的。

但要注意两件事：要看的是关心的频段的 PSRR，而不是 DC PSRR；GM6506 的噪声主峰在 1.6 MHz 及其谐波，而很多 ADC 在 MHz 段的 PSRR 会明显下降（比如只剩 20–40 dB）。

比如：1.6 MHz 处 PSRR 只有 40 dB（系数 100）：4 mV ÷ 100 = 40 µVpp ≈ 0.5 LSB（16 位）；对高阶 Σ-Δ ADC，如果采样或调制频率附近有噪声，还要考虑别的耦合机制（时钟抖动、基准纹波等）。

所以：

对 12–14 位普通采样 ADC：直驱通常没问题。

对 16 位稍严肃一点的 ADC：设计好地/走线 + 象征性 RC 滤波，大概率也够用。

对 18–24 位高精度 ADC：我建议不要直接喂，一律加 LDO/RC/LC。

推荐结构：GM6506 做前级，后面 + RC + LDO 喂 ADC

对信号链 er 来说“严肃搞测量”的使用习惯，我会更偏向下面这种结构：

上游电源 → GM6506 输出约 5.3–5.5 V → （RC 滤波）→ 低噪声 LDO → 5.0 V_AVDD 给 ADC

设计一个简单 RC 滤波

比如在 GM6506 输出和 LDO 输入之间加：

R = 1 Ω

C = 47 µF（紧贴 LDO 输入到地）

截止频率：

先算 RC：

于是：

对 1.6 MHz 的开关噪声，衰减大约：

换成 dB：

也就是说，RC 滤波在 1.6 MHz 上砍掉 50 dB 左右，4 mVpp 会变成：4 mV × 0.0021 ≈ 8.4 µVpp

LDO 的 PSRR 再砍一刀

典型 LDO 在 1–2 MHz 的 PSRR 还能有个 20–40 dB，就算保守点按 40 dB（×0.01）：

RC 后：8.4 µVpp；过 LDO 再衰减 40 dB：8.4 µV × 0.01 = 0.084 µVpp

这时候对 16 位 ADC：LSB ≈ 76 µV，等效纹波 ≈ 0.0011 LSB（可以忽略）

对 24 位 ADC：理论 LSB ≈ 5/2^24 ≈ 0.298 µV（0.084 µVpp 也只是 ≈ 0.28 LSBpp，还没算它本身的噪声地板和内部滤波。）而且现实中 GM6506 的 5 V 输出本身噪声可能都 < 4 mVpp，LDO 的 PSRR 还会在低频更高，所以整体比这个估算只会更好。