噪聲敏感型應(yīng)用設(shè)計的電源解決方案

發(fā)布時間：2021-04-02 14:16:30 點擊次數(shù)：193

噪聲靈敏型使用要求一種內(nèi)部噪聲低且能夠按捺電源噪聲的電源。這些使用包含測試與丈量使用、醫(yī)療設(shè)備、通訊設(shè)備、基站等等。低噪聲電源用于驅(qū)動信號鏈，包含數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、放大器、時鐘、顫動消除器、PLL、模仿前端以及眾多其它器材。關(guān)于保持信號精確度和完整性而言，低噪聲電源解決方案是一種根本要求。本文為您介紹在電源解決方案等規(guī)劃過程中需求考慮的一些規(guī)范和參數(shù)，包含挑選線性穩(wěn)壓器所需的一些重要規(guī)范。

術(shù)語“電源紋波按捺”（PSRR）和“線性穩(wěn)壓器”一般一同使用。線性穩(wěn)壓器的高紋波按捺性讓其成為電源解決方案不可獲缺的重要組成部分。PSRR是一種計量規(guī)范，它標(biāo)明穩(wěn)壓器對某個電路進(jìn)行濾波的好壞程度。穩(wěn)壓器對各種頻率下來自電源輸入端的噪聲或許紋波進(jìn)行按捺。在低壓降穩(wěn)壓器（LDO）和線性穩(wěn)壓器中，PSRR是衡量某個頻率規(guī)模輸出紋波對比輸入紋波的一種計量規(guī)范。

由于PSRR以紋波按捺度計算，因而它是一個負(fù)數(shù)。可是，在數(shù)據(jù)表中它標(biāo)明為一個正數(shù)，數(shù)值越大標(biāo)明噪聲按捺度越高。它的數(shù)學(xué)標(biāo)明辦法如下：

線性穩(wěn)壓器的PSRR可被劃分為三個頻率規(guī)模區(qū)域。第一個區(qū)域從DC到轉(zhuǎn)降頻率。該區(qū)域內(nèi)的紋波按捺度根本由開環(huán)路增益和帶隙基準(zhǔn)主導(dǎo)。第二個區(qū)域從轉(zhuǎn)降頻率延伸到單位增益頻率。該區(qū)域內(nèi)的PSRR常常高于第一個區(qū)域，并且主要由穩(wěn)壓器的開環(huán)路增益主導(dǎo)。第三個區(qū)域的頻率規(guī)模高于單位增益頻率。輸出電容器以及線性穩(wěn)壓器的寄生現(xiàn)象（在VIN到VOUT通路中）主導(dǎo)該區(qū)域。因而，選定輸出電容器及其等效串聯(lián)電阻的值非常重要。在任何數(shù)據(jù)表中都闡明了這一點。

除VIN，VOUT和體系負(fù)載要求外，一名工程師還需求知道體系或許電源中紋波和噪聲的頻率規(guī)模，以遍在該頻率規(guī)模內(nèi)挑選一些具有杰出PSRR的線性穩(wěn)壓器。例如，在2MHz頻率下進(jìn)行開關(guān)操作的某個開關(guān)，可能要求一個在約2MHz下具有較高PSRR的線性穩(wěn)壓器。圖1標(biāo)明，2MHz下線性穩(wěn)壓器的PSRR約為55dB，其可協(xié)助消除輸入噪聲。別的，在對穩(wěn)壓器數(shù)據(jù)表中PSRR圖進(jìn)行評價時，需時鐘注意測得該PSRR的壓差。高壓差可帶來更好的PSRR，但卻降低了器材的功率。

顯現(xiàn)了送至一個線性穩(wěn)壓器的開關(guān)式穩(wěn)壓器的頻譜噪聲。我們可以看到，該開關(guān)作業(yè)在500kHz下。圖3顯現(xiàn)了TITPS7A4700線性穩(wěn)壓器的輸出能譜。500kHz下開關(guān)引起的尖峰被削弱。如果電源解決方案并非為高PSRR線性穩(wěn)壓器噪聲按捺而規(guī)劃，則尖峰可能出現(xiàn)在RF壓控振蕩器的扇出，其在混頻后會影響PA功能。這種尖峰還可能會向后折疊進(jìn)入音頻帶，并在音頻使用中形成噪聲。

一般，噪聲和PSRR參數(shù)都會在線性穩(wěn)壓器的數(shù)據(jù)表中會集闡明，這很簡單引起困惑，由于噪聲和PSRR是兩種非常不同的特性。噪聲完全是一種物理現(xiàn)象，其在一種非常根本的層面隨同線性穩(wěn)壓器內(nèi)部晶體管和電阻器出現(xiàn)。這種噪聲可能包含熱、閃爍和散粒噪聲。噪聲一般以一條曲線標(biāo)明，它標(biāo)明頻譜噪聲密度（）與頻率的對比關(guān)系（圖4）。噪聲還可以標(biāo)明為歸納輸出噪聲（μVRMS），其在數(shù)據(jù)表的電氣特性表格下面列出（圖5）。輸出噪聲（μVRMS）某個頻率規(guī)模的頻譜噪聲密度，可被看作是規(guī)則頻率規(guī)模的總噪聲。

很明顯，接下來的問題是，工程師使用研討頻譜噪聲密度還是歸納輸出噪聲，又或許兩者一同研討呢。問題的答案完全取決于工程師的使用。例如，在RF使用中，（-）信號對頻率沒有任何依賴度，因而研討線性穩(wěn)壓器的頻譜噪聲密度愈加合理?？墒?，在一些噪聲將會被體系整合的使用中，例如：DAC和ADC驅(qū)動，工程師就應(yīng)該研討線性穩(wěn)壓器的歸納輸出噪聲。