[发明专利]一种减小数字域对高精度ADC干扰的低成本低功耗供电方法

说明书

本发明公开了一种减小数字域对高精度ADC干扰的低成本低功耗供电方法，其特征在于该方法在数字电路上接有LDO模块，当系统需要进入休眠模式时，数字电路通过休眠模式指令将LDO关断，LDO模块不再有功耗。本发明通过LDO模块，当系统需要进入休眠模式时，数字电路通过休眠模式指令将LDO关断，LDO模块不再有功耗，其驱动管的栅极电压VPS也被休眠指令拉低，从而将驱动管开启，保持了对数字电路的供电。当系统恢复到正常模式时，数字电路通过退出休眠模式指令开启LDO，VLDO电压被稳定住，数字电路的干扰不会随电源变化，ADC读数不随电源变化，由此避免数字电路的干扰，同时也能够降低LDO的功耗。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，特别涉及减小数字域对高精度ADC干扰的供电方法。

背景技术

使用ADC(analog digital convertor)电路测量一个电压信号并将其转换成数字信号传递到CPU或MCU处理是电子领域最常见和基础的功能之一。基于这一架构的印制电路板产品或芯片分布在多个应用领域，包括：传感器信号检测、工业测量、人体电信号检测、电池管理、通信等。

由于ADC的作用是将模拟电压信号转换成数字信号，印制电路板上或芯片中不可避免的同时存在高精度模拟电路和数字电路。模拟电路中的模拟信号通常摆幅小、边沿缓、易受干扰；数字电路中的数字信号通常摆幅大、边沿陡、健壮，会对电源线和地线注入高频的干扰信号。如果不细致的处理模拟电路和数字电路在印制电路板或芯片版图中的布局问题，数字干扰信号会影响模拟电路的正常工作，降低其精度。这一问题在高精度ADC检测电路更为严重。

减小数字电路对模拟电路的完整解决方法需要考虑多个因素，例如拉大数字电路到模拟电路的间距、增加模拟电路外围的保护环、数字电路中避免边沿过于陡峭的信号等。

如专利申请201310011831.4公开了一种供电监控系统和方法，该供电监控系统包括：LDO；用于采集所述LDO输出的电流并转换为模拟电压信号的采集电路；与采集电路连接，用于对将模拟电压信号进行转换为数字电压信号的ADC；与所述ADC连接，用于接收ADC转换后数字电压信号，将接收到的数字电压信号与自身内存储的预设电压阀值进行比较，并根据比较结果控制LDO工作状态的控制芯片。通过本申请提供的供电监控系统控制芯片可以直接使用软件编程方式简便的更改预设电压阈值，便于对供电监控系统的调整，以使同一个供电监控系统便于监控不同子板。

然而，该专利申请是将供电监控系统中控制芯片将接收到的数字电压信号与预留阀值电压比较，并根据比较结果控制LDO的工作状态，并不能能够有效地降低功耗。

现有的使用ADC检测模拟电压信号的示意图如图1所示。模拟电压信号被ADC电路转换成数字信号，数字信号被数字电路，例如CPU或MCU，处理后输出到下一级系统。从该示意图可以看出，系统中不可避免的同时存在模拟信号和数字信号。对于高精度ADC的检测电路来说，必须细致的处理模拟信号和数字信号的隔离，或者说模拟电路避免受到数字电路干扰的问题。

数字电路的信号通常是轨到轨摆幅，即从电源到地的满摆幅。当电源电压发生变化时，数字信号摆幅也随之变化。这样的结果是，当电池等非恒压供电设备作为系统电源时，随着电池电量的衰减，电压降低，数字干扰信号也随之变化，ADC受到的干扰不同，其转换的数字信号，也就是ADC的读数也将变化。这种现象在电池供电的高精度测量场景中尤为显著。

比较简单的解决方法就是在整个系统或者单独在数字电路上增加稳压电路，例如一个LDO(Low dropout)。这一方案可以使得数字电路的电源不变化，解决了ADC读数随电源变化的问题。但是，在很多应用领域，要求系统在休眠状态下的功耗越低越好，通常小于1uA。额外的LDO电路一般会有几十uA的功耗，不能满足系统的功耗要求。可以选用功耗极低的LDO解决此问题，但是价格将非常昂贵。