噪聲敏感型應(yīng)用設(shè)計(jì)的電源解決方案

發(fā)布時(shí)間：2021-04-27 14:42:49 點(diǎn)擊次數(shù)：269

噪聲靈敏型使用要求一種內(nèi)部噪聲低且可以按捺電源噪聲的電源。這些使用包含測(cè)驗(yàn)與測(cè)量使用、醫(yī)療設(shè)備、通信設(shè)備、基站等等。低噪聲電源用于驅(qū)動(dòng)信號(hào)鏈，包含數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、放大器、時(shí)鐘、顫動(dòng)消除器、PLL、模擬前端以及眾多其它器材。對(duì)于堅(jiān)持信號(hào)精確度和完整性而言，低噪聲電源處理方案是一種根本要求。本文為您介紹在電源處理方案等規(guī)劃過(guò)程中需求考慮的一些規(guī)范和參數(shù)，包含挑選線(xiàn)性穩(wěn)壓器所需的一些重要規(guī)范。

術(shù)語(yǔ)“電源紋波按捺”（PSRR）和“線(xiàn)性穩(wěn)壓器”一般一同使用。線(xiàn)性穩(wěn)壓器的高紋波按捺性讓其成為電源處理方案不可獲缺的重要組成部分。PSRR是一種計(jì)量規(guī)范，它標(biāo)明穩(wěn)壓器對(duì)某個(gè)電路進(jìn)行濾波的好壞程度。穩(wěn)壓器對(duì)各種頻率下來(lái)自電源輸入端的噪聲或者紋波進(jìn)行按捺。在低壓降穩(wěn)壓器（LDO）和線(xiàn)性穩(wěn)壓器中，PSRR是衡量某個(gè)頻率規(guī)模輸出紋波比照輸入紋波的一種計(jì)量規(guī)范。

由于PSRR以紋波按捺度核算，因此它是一個(gè)負(fù)數(shù)?？墒?，在數(shù)據(jù)表中它表明為一個(gè)正數(shù)，數(shù)值越大表明噪聲按捺度越高。它的數(shù)學(xué)表明辦法如下：

線(xiàn)性穩(wěn)壓器的PSRR可被劃分為三個(gè)頻率規(guī)模區(qū)域。第一個(gè)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(kāi)環(huán)路增益和帶隙基準(zhǔn)主導(dǎo)。第二個(gè)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(gè)區(qū)域，而且主要由穩(wěn)壓器的開(kāi)環(huán)路增益主導(dǎo)。第三個(gè)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(xiàn)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。因此，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(diǎn)。

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者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)挑選一些具有良好PSRR的線(xiàn)性穩(wěn)壓器。例如，在2MHz頻率下進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作的某個(gè)開(kāi)關(guān)，或許要求一個(gè)在約2MHz下具有較高PSRR的線(xiàn)性穩(wěn)壓器。圖1標(biāo)明，2MHz下線(xiàn)性穩(wěn)壓器的PSRR約為55dB，其可協(xié)助消除輸入噪聲。另外，在對(duì)穩(wěn)壓器數(shù)據(jù)表中PSRR圖進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，需時(shí)鐘留意測(cè)得該PSRR的壓差。高壓差可帶來(lái)更好的PSRR，但卻降低了器材的效率。

顯現(xiàn)了送至一個(gè)線(xiàn)性穩(wěn)壓器的開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓器的頻譜噪聲。咱們可以看到，該開(kāi)關(guān)作業(yè)在500kHz下。圖3顯現(xiàn)了TITPS7A4700線(xiàn)性穩(wěn)壓器的輸出能譜。500kHz下開(kāi)關(guān)引起的尖峰被削弱。假如電源處理方案并非為高PSRR線(xiàn)性穩(wěn)壓器噪聲按捺而規(guī)劃，則尖峰或許呈現(xiàn)在RF壓控振蕩器的扇出，其在混頻后會(huì)影響PA性.這種尖峰還或許會(huì)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(huì)在線(xiàn)性穩(wěn)壓器的數(shù)據(jù)表中集中闡明，這很容易引起困惑，因?yàn)樵肼暫?/font>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伴隨線(xiàn)性穩(wěn)壓器內(nèi)部晶體管和電阻器呈現(xiàn)。這種噪聲或許包含熱、閃耀和散粒噪聲。噪聲一般以一條曲線(xiàn)表明，它標(biāo)明頻譜噪聲密度（）與頻率的比照聯(lián)系（圖4）。噪聲還可以表明為歸納輸出噪聲（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(gè)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(lái)的問(wèn)題是，工程師使用研究頻譜噪聲密度還是歸納輸出噪聲，又或者兩者一同研究呢。問(wèn)題的答案完全取決于工程師的使用。例如，在RF使用中，（-）信號(hào)對(duì)頻率沒(méi)有任何依賴(lài)度，因此研究線(xiàn)性穩(wěn)壓器的頻譜噪聲密度更加合理?？墒?，在一些噪聲將會(huì)被體系整合的使用中，例如：DAC和ADC驅(qū)動(dòng)，工程師就應(yīng)該研究線(xiàn)性穩(wěn)壓器的歸納輸出噪聲。

定論

本文評(píng)論了挑選線(xiàn)性穩(wěn)壓器時(shí)規(guī)劃工程師需求考慮的一些重要規(guī)范。另外，文章還介紹了低噪聲使用電源處理方案規(guī)劃需求考慮的規(guī)范和參數(shù)。有了這些指導(dǎo)，工程師應(yīng)可以堅(jiān)持其使用的信號(hào)精確度和完整性。