低噪聲LDO技巧:詳解噪聲來源及降噪方法
發(fā)布時(shí)間:2019-01-14 責(zé)任編輯:xueqi
【導(dǎo)讀】低噪聲LDO對(duì)于確保凈化直流電源至關(guān)重要。選擇具有低噪聲屬性的LDO和合理利用都不容忽視,這樣才能保障盡量?jī)艋妮敵?。使用NR/SS電容器有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):它可幫助您控制壓擺率和過濾參考噪聲。
在一篇LDO基礎(chǔ)知識(shí)博文中,作者討論了使用低壓差穩(wěn)壓器(LDO)過濾因開關(guān)模式電源導(dǎo)致的紋波電壓。然而,這不是獲得凈化直流電源唯一要考慮的事情。因?yàn)長(zhǎng)DO是電子設(shè)備,它們自身也會(huì)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(nèi)部噪聲,都可以在不損害系統(tǒng)性能的同時(shí)形成凈化電源軌的不可分割的措施。
識(shí)別噪聲
理想的LDO具備沒有交流元件的電壓軌。但缺點(diǎn)在于LDO會(huì)和其他電子設(shè)備一樣生成本體噪聲。圖 1 顯示了這種噪聲在時(shí)間域中的表現(xiàn)。
圖1:有噪聲電源的輸出噪聲快照
在時(shí)間域中進(jìn)行分析是困難的。因此,有兩個(gè)主要方法來檢驗(yàn)噪聲:跨越整個(gè)頻譜,和作為綜合值。
您可以使用頻譜分析工具來識(shí)別LDO輸出線路中的各種交流元件。(應(yīng)用報(bào)告,“如何測(cè)量LDO噪聲,”介紹了豐富的噪聲測(cè)量知識(shí)。) 圖 2 繪制了1A低噪聲LDO TPS7A91的輸出噪聲。
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(nèi)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(gè)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(yīng)用設(shè)計(jì)師很關(guān)注人耳可聞?lì)l率(20Hz到20kHz),而電源噪聲可能使聲音品質(zhì)下降。
在進(jìn)行蘋果設(shè)備之間的比較時(shí),數(shù)據(jù)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。基于所選頻率范圍進(jìn)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(duì)應(yīng)各曲線的綜合噪聲值。德州儀器供應(yīng)的LDO系列綜合噪聲值低至3.8μVRMS。
降噪
除選擇低噪聲質(zhì)量的LDO外,您還可以采用幾種技術(shù)來確保您的LDO具有最低噪聲特性。這些技術(shù)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。
圖3:具有NR/SS引腳的NMOS LDO
該引腳的功能有兩個(gè):它用于過濾來自內(nèi)部參考電壓的噪聲,及降低啟動(dòng)過程中的壓擺率或啟用LDO。
為該引腳添加一個(gè)電容器(CNR/SS),就可以形成具有內(nèi)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來源,增加電容可推送左側(cè)低通濾波器的截止頻率。圖 4 顯示了該電容器對(duì)輸出噪聲的作用結(jié)果。
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(huì)產(chǎn)生更理想的噪聲值。當(dāng)達(dá)到某個(gè)點(diǎn)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(dòng)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(dāng)輸出或負(fù)荷中出現(xiàn)了大容量電容,有益的做法是降低啟動(dòng)電流。
等式 1 中啟動(dòng)電流等于:
(1)
為降低啟動(dòng)電流,您必須減小輸出電容或降低壓擺率。幸好,CNR/SS 有助實(shí)現(xiàn)后者,如圖 5 TPS7A85所示。
圖5:TPS7A85的啟動(dòng) vs. CNR/SS
如您所見,增加CNR/SS值會(huì)延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間,可防止出現(xiàn)尖峰啟動(dòng)電流和潛在可能觸發(fā)電流值達(dá)到極限的情況。
特別推薦
- 兆易創(chuàng)新GD32F30x STL軟件測(cè)試庫獲得德國(guó)萊茵TüV IEC 61508功能安全認(rèn)證
- 芯科科技第三代無線開發(fā)平臺(tái)引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
- MSO 4B 示波器為工程師帶來更多臺(tái)式功率分析工具
- 艾為電子推出新一代高線性度GNSS低噪聲放大器——AW15745DNR
- 瑞薩發(fā)布四通道主站IC和傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器, 以推動(dòng)不斷增長(zhǎng)的IO-Link市場(chǎng)
- e絡(luò)盟現(xiàn)貨供應(yīng) Abracon 新推出的 AOTA 系列微型鑄型電感器
- 加賀富儀艾電子推出支持Wi-Fi 6和藍(lán)牙的無線局域網(wǎng)/藍(lán)牙組合模塊
技術(shù)文章更多>>
- 數(shù)字驅(qū)動(dòng)工業(yè),智能賦能制造 AMTS & AHTE SOUTH CHINA 2024同期會(huì)議全公開!
- 團(tuán)體觀展招募!104CEF開啟組團(tuán)觀眾通道,解鎖更多禮遇
- 觸摸式OLED顯示屏有望重新定義汽車用戶界面
- 用Python自動(dòng)化雙脈沖測(cè)試
- 揭秘電動(dòng)汽車中直流鏈路電容器的奧秘(上)
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索