LDO基礎知識：噪聲 - 第1部分-基礎電子

精品文檔-下載后可編輯LDO基礎知識：噪聲-第1部分-基礎電子在一篇LDO基礎知識博文中，我討論了使用低壓差穩(wěn)壓器(LDO)過濾因開關模式電源導致的紋波電壓。然而，這不是獲得凈化直流電源要考慮的事情。因為LDO是電子設備，它們自身也會生成一定數(shù)量的噪聲。選擇使用低噪聲LDO和采取步驟減少內部噪聲，都可以在不損害系統(tǒng)性能的同時形成凈化電源軌的不可分割的措施。識別噪聲理想的LDO具備沒有交流元件的電壓軌。但缺點在于LDO會和其他電子設備一樣生成本體噪聲。圖1顯示了這種噪聲在時間域中的表現(xiàn)。

輸出噪聲(100μV/div)圖1：有噪聲電源的輸出噪聲快照在時間域中進行分析是困難的。因此，有兩個主要方法來檢驗噪聲：跨越整個頻譜，和作為綜合值。您可以使用頻譜分析工具來識別LDO輸出線路中的各種交流元件。（應用，“如何測量LDO噪聲,”介紹了豐富的噪聲測量知識。)圖2繪制了1A低噪聲LDOTPS7A91的輸出噪聲。噪聲(μV√Hz)頻率(Hz)

圖2：TPS7A91噪聲頻譜密度vs.頻率和VOUT如您從各種曲線看到的那樣，輸出噪聲（以每平方根赫茲[μV/Hz]來表示）集中在頻譜低端。該噪聲大部分出自內部參考電壓，以及誤差放大器FET和電阻分壓器。分析跨越整個頻譜的輸出噪聲，能幫助我們確定感興趣噪聲范圍的噪聲曲線。例如，音響應用設計師很關注人耳可聞頻率（20Hz到20kHz），而電源噪聲可能使聲音品質下降。在進行蘋果設備之間的比較時，數(shù)據表通常提供的是單一、綜合噪聲值。輸出噪聲一般是綜合10Hz到100kHz的噪聲，用微伏均方根(μVRMS)表示。（各廠商還將綜合來自100Hz到100kHz的噪聲，或者綜合來自自定義頻率范圍的噪聲?；谒x頻率范圍進行綜合，有助屏蔽不討人喜歡的噪音屬性，因此，檢查除綜合值外的噪聲曲線很重要。）圖2顯示了對應各曲線的綜合噪聲值。德州儀器供應的LDO系列綜合噪聲值低至3.8μVRMS。降噪除選擇低噪聲質量的LDO外，您還可以采用幾種技術來確保您的LDO具有噪聲特性。這些技術包括使用降噪和前饋電容器。我將在下一篇博文中探討使用前饋電容器。降噪電容器TI的許多低噪聲LDO系列都具有專門用作“NR/SS”的專用引腳，如圖3所示。VOUT=VREFx(1+R1/R2)至負載接地VINVBIASVREF圖3：具有NR/SS引腳的NMOSLDO該引腳的功能有兩個：它用于過濾來自內部參考電壓的噪聲，及降低啟動過程中的壓擺率或啟用LDO。為該引腳添加一個電容器(CNR/SS)，就可以形成具有內部電阻的RC濾波器，有助于把由參考電壓生成的無用噪聲分流。由于參考電壓是噪聲的主要，增加電容可推送左側低通濾波器的截止頻率。圖4顯示了該電容器對輸出噪聲的作用結果。無噪聲(μV√Hz)頻率(Hz)圖4：TPS7A91噪聲頻譜密度vs.頻率和CNR/SS如圖4所示，更高的CNR/SS值會產生更理想的噪聲值。當達到某個點后，再增加電容值也不再能夠降低噪聲。其余噪聲來自誤差放大器和FET等。增加電容器還在啟動期間形成了電阻電容延遲，這將使輸出電壓以較低速率上升。當輸出或負荷中出現(xiàn)了大容量電容，有益的做法是降低啟動電流。等式1中啟動電流等于：

(1)為降低啟動電流，您必須減小輸出電容或降低壓擺率。幸好，CNR/SS有助實現(xiàn)后者，如圖5TPS7A85所示。時間(ms)電壓(V)