理解線性穩壓器噪聲的混合電源
圖1中的簡化框圖顯示了在一個LDO生成主噪聲,元件具體地,溫度補償的電壓基準(“帶隙”),該電阻分壓器,運算放大器的輸入級,并且在較小的程度時,FET。
帶隙是噪音的主要來源。減小此噪聲的一種方法是減小LDO內的誤差放大器的帶寬。這確實具有降低器件的瞬態響應的缺點。包括一個大的內部電阻和外部電容器 - - 可替代地,該噪聲可以通過增加一個大的低通濾波器(LPF)來消除在帶隙輸出,以使小的噪聲使得它到增益級(這同樣過濾器還改善了PSRR)。
電阻分壓器網絡是另一個貢獻者LDO的總噪聲。這個噪聲是在熱性質,從而增加隨著溫度的升高。電阻分壓器被連接到LDO的差動放大器的輸入,由成比例的量的調節器的閉環增益放大噪聲。
差分放大器本身構成噪聲的LDO產生最終顯著源。放大器典型地設計成使輸入級具有大量增益。因此,從在位于輸入級之后的信號路徑裝置未來任何噪聲由輸入級的增益衰減,在介回輸入。還有就是內部電路可以做,以減少這種來源的噪音之外什么都沒有。
所有的主噪聲源(帶隙,電阻分壓器,和運放輸入級)被連接到差分放大器的輸入端,因此不被任何內部增益衰減。出人意料的,電源旁路FET,通常占至少一半的LDO的總裸片面積,不出力,因為它缺乏增益的噪音。
用于從一個給定的LDO估計輸出噪聲的過程是首先參閱每個噪聲貢獻者運算放大器輸入。例如,要查找從通FET的工程師首先需要除以它和運算放大器輸入端之間存在的開環增益的噪聲貢獻的噪音。該增益通常是相當大的,確保從通FET的噪聲貢獻通常是可以忽略不計。
許多工程師選擇不從頭設計一個LDO,而是寧愿從廣泛的可用成熟的模塊化解決方案中進行選擇。盡管如此,它仍然是非常重要的,以確定模塊化LDO將多少噪聲添加到混合電源。
盡管LDO的制造商往往傾向于兜售PSRR為抑制噪聲的關鍵性能數據,通過仔細閱讀數據表的工程師將會發現通過設備本身有多大的噪音產生過相關的頻率信息的小字范圍內。
此信息通常表示兩種方式。第一是總(集成)輸出噪聲(在μVRMS),這是頻譜噪聲密度集成在一個有限的頻率范圍內的RMS值。第二中示出的頻譜噪聲密度曲線(以μV/√Hz的),這是噪聲密度與頻率的曲線的形式。圖3顯示了來自德州儀器的TPS717xx系列線性穩壓器的數據表信息。的TPS71733,例如,提供了從高達6.5 V的輸入的3.3 V輸出150毫安,并且具有30μVRMS噪聲等級在100赫茲至100千赫茲的范圍。
德州儀器的TPS717xx LDO頻譜噪聲密度曲線的圖像

圖3:PSRR,從數據表TI的TPS717xx LDO總輸出噪聲和頻譜噪聲密度曲線。
由于單個數字指定的總輸出噪聲電壓,它是用于比較目的非常有用的。然而,當不同的LDO噪聲規范進行比較時,重要的是,該比較是在相同的頻率范圍,并在同一輸出電壓和電流值。
低噪聲LDO
有一些在市場上非常低噪聲LDO。例如,凌力爾特的LT3090 - 它提供了一個032 V電壓高達600 mA的輸出從1.5到36 V電源 - 有18μVRMS(見圖4)的噪聲水平。
凌力爾特的圖的低噪聲LDO LT3090

圖4:凌力爾特的低噪聲LDO LT3090。
Maxim的MAX8510可以從可達6 V的裝置的噪聲等級為11μVRMS在100赫茲至100千赫茲范圍的輸入電壓產生高達10的電壓輸出,范圍從1.5到4.5伏,在高達120毫安。
就其本身而言,飛兆半導體提供FAN25800,它被指定為8μVRMS噪音等級在10 Hz到100 kHz的范圍內。該LDO工作在高達5.5 V的輸入,并提供2.8 V輸出,高達250 mA的電流。
兩者的PSRR和LDO噪聲是重要的指標選擇一個LDO的混合動力車-電源時也可以考慮。當比較裝置,它選擇具有一個良好的PSRR的產物,以及考慮的頻率范圍通過其相關聯的開關穩壓器將操作,以確保它與LDO的最佳PSRR一致是重要的。然而,同樣重要的是要考慮有多少噪音LDO本身產生。有在選擇該平滑的電壓和電流波動從開關穩壓器,如果輸出供應由LDO自身內部產生的噪音,那么損壞的設備的小點。








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