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能效管理

如何產(chǎn)生低噪聲電壓

2025China.cn   2020年03月13日

       線性穩(wěn)壓器特別適合用來濾除開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的電壓。開關(guān)穩(wěn)壓器總會(huì)產(chǎn)生一定量的輸出電壓紋波。在許多處理非常小的信號(hào)的應(yīng)用中,這種紋波可能會(huì)造成干擾。

         線性穩(wěn)壓器特別適合用來濾除開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的電壓。開關(guān)穩(wěn)壓器總會(huì)產(chǎn)生一定量的輸出電壓紋波。在許多處理非常小的信號(hào)的應(yīng)用中,這種紋波可能會(huì)造成干擾。通常使用無源組件來濾除開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出電壓,但LC濾波器等無源濾波器(請(qǐng)參閱圖1)存在一些缺點(diǎn)。根據(jù)濾波器所需的截止頻率,有時(shí)空間要求會(huì)相當(dāng)大,而且電感器成本高昂。不過,無源濾波器的最大缺點(diǎn)是濾波器會(huì)增加一些損耗和隨工作電流變化的輸出電壓(如同圖1中的VOUT)。因此,所產(chǎn)生電壓的直流調(diào)節(jié)精度相當(dāng)?shù)汀?/FONT>


圖1.開關(guān)穩(wěn)壓器輸出端的無源濾波器

        人們常常使用線性穩(wěn)壓器代替無源LC濾波器來清理開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的電壓。它們通常具有很高的電源電壓抑制比(PSRR)。這意味著,線性穩(wěn)壓器的大部分輸入紋波會(huì)被阻擋,因此線性穩(wěn)壓器的輸出紋波很少。此外,線性穩(wěn)壓器的輸出電壓有自己的閉環(huán)回路,因此會(huì)進(jìn)行較好的精確調(diào)節(jié)。

        線性穩(wěn)壓器的另外一個(gè)重要規(guī)格也與無源LC濾波器有所不同,即其本征的由其內(nèi)部基準(zhǔn)電壓及內(nèi)部誤差放大器產(chǎn)生的噪聲。在要求低干擾(低噪聲)的應(yīng)用中,線性穩(wěn)壓器產(chǎn)生的本征干擾影響不容忽視。為此,可使用超低噪聲線性穩(wěn)壓器。


圖2.在開關(guān)穩(wěn)壓器輸出端用作有源濾波器的線性穩(wěn)壓器

         使用線性穩(wěn)壓器濾除開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的電壓的概念如圖2所示。此方案不僅適用于正電源電壓,也適用于負(fù)電源電壓。例如,以下典型應(yīng)用電路:必須能夠精確測量–5 V至+5 V之間的雙極性信號(hào),并使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化處理。信號(hào)路徑的輸入級(jí)要求使用具有正負(fù)電源電壓的低噪聲雙極性電源。對(duì)于正電源電壓,市面上有許多線性穩(wěn)壓器都能提供高PSRR和低干擾性能。特別是對(duì)于非常關(guān)鍵的應(yīng)用,ADI公司提供了許多解決方案。不過,對(duì)于負(fù)電源電壓,只有幾種線性穩(wěn)壓器適合此類應(yīng)用。例如,新型LT3094可用于在極高的PSRR下濾除負(fù)電源電壓濾波,并具有極低的噪聲電平,這一點(diǎn)對(duì)于能夠敏銳響應(yīng)電源干擾的應(yīng)用十分重要。圖3顯示了LT3094在不同頻率下的PSRR。對(duì)于開關(guān)頻率為1 MHz的開關(guān)穩(wěn)壓器,LT3094線性穩(wěn)壓器的PSRR約為75 dB。LT3094在10 Hz到100 kHz之間的噪聲電平只有0.8 μV rms。?

圖3.LT3094線性穩(wěn)壓器針對(duì)負(fù)電源電壓的電源電壓抑制比。

        線性穩(wěn)壓器可以濾除正負(fù)電源輸出電壓的電源紋波。這種濾除對(duì)于負(fù)電源電壓范圍也很有用。由于適用于負(fù)電源電壓的低噪聲類型產(chǎn)品有限,所以很難找到合適的部件。隨著ADI公司推出全新的Power by Linear? LT3094,現(xiàn)在客戶也擁有噪聲非常低而PSRR極高的產(chǎn)品選項(xiàng)。

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