LDO基礎(chǔ)知識(shí):噪聲
出處:德州儀器Aaron Paxton 發(fā)布于:2019-04-24 15:26:15
理想的LDO具備沒(méi)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)。
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(lái)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(lái)識(shí)別LDO輸出線路中的各種交流元件。(應(yīng)用,“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。
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(lái)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(lái)自100Hz到100kHz的噪聲,或者綜合來(lái)自自定義頻率范圍的噪聲?;谒x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(lái)確保您的LDO具有噪聲特性。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。
該引腳的功能有兩個(gè):它用于過(guò)濾來(lái)自內(nèi)部參考電壓的噪聲,及降低啟動(dòng)過(guò)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(wú)用噪聲分流。由于參考電壓是噪聲的主要來(lái)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。
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(lái)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:
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。
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。
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