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LDO基本知识:噪音 - 如何提高降噪引脚的系统性能?
(2024年12月28日更新)

在“LDO基础知识:电源抑制比一文,Aaron Paxton讨论了低压稳压器的使用 (LDO) 过滤开关模式电源产生的纹波电压。然而,这并不是实现直流电源清洁的唯一考虑因素。由于LDO它们是电子设备,所以它们会产生一定量的噪音。选择低噪声LDO采取措施降低内部噪声,对于生成不影响系统性能的清洁电源轨是必不可少的。

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识别噪声

理想的 LDO 无交流元件的电压轨将产生。不幸的是,LDO 噪音会像其他电子设备一样产生。 1 在时域中显示这种噪声的表现。

图2 TPS7A94 噪声频谱密度和频率VOUT的关系

从每条曲线可以看出,微伏/平方根赫兹 (μV/√Hz) 表示的输出噪声集中在频谱的低端。主要来自内部基准电压,但误差放大器和场效应晶体管 (FET) 电阻分压器也会产生一定的噪声。

在确定相关频率范围助于确定相关频率范围的噪声曲线。例如,音频应用程序设计师关心电源噪声可能会降低音质的听力频率(20Hz至20kHz)。

数据表通常为同类比较提供单一的综合噪声值。输出噪声通常为10Hz至100kHz在微伏均方根的范围内积分 (μVRMS) 表示。一些半导体制造商从100集成Hz到100kHz或定制频率范围内的噪声。积分在特定频率范围内有助于掩盖不愉快的噪声特征,因此除积分值外,检查噪声曲线也非常重要。图2显示了与各种曲线对应的积分噪声值。提供德州仪器LDO集成噪声值的测量值可至0.47μVRMS。

降低噪声

除了选择低噪质量外,LDO此外,您还可以使用几种技术来确保您LDO具有超低噪声特性。这些技术涉及降噪和前馈电容器的使用LDO基本知识:噪音 - 讨论了前馈电容器如何提高系统性能。

降噪电容器

TI 产品组合中的许多低噪声LDO都有指定NR/SS特殊引脚。图3显示了常见的拓扑,用于实现降噪功能。

图3 带有NR/SS引脚的LDO的常见拓扑

引脚的功能是双重的。用于过滤内部基准电压的噪声,并在启动过程中降低压摆率或启用LDO。

在此引脚 (CNR/SS) 添加电容器可以形成具有内部电阻的电阻电容 (RC) 滤波器有助于分流基准电压产生的不良噪声。由于基准电压是噪声的主要来源,增加电容有助于将低通滤波器的截止频率推到较低频率。图4显示了电容器对输出噪声的影响。

图4 TPS7A91噪声频谱的密度和频率CNR/SS的关系

,较大的CNR/SS值会产生更好的噪声系数。在某个时候,增加电容将不再降低噪声。剩余的噪声来自误差放大器,FET等。

启动期间还会引入添加电容器RC延迟,导致输出电压以较慢的速度斜升。有利于在输出或负载上有大容量电容,需要减少浪涌电流。

公式1将浪涌电流表示为:

(1)

为了减少浪涌电流,必须降低输出电容或压摆率。幸运的是,CNR/SS有助于实现后者,是的TPS7A85相关内容。

图5 TPS7A85 启动过程和 CNR/SS 的关系

如你所见,增加CNR/SS值会延长启动时间,防止浪涌电流峰值,并可能触发限流事件。请注意,有些有NR引脚的LDO软启动功能不会实现。即使使使用大型降噪电容器,也能实现快速启动电路,实现超短启动时间。

结语

低噪声LDO确保直流电源的清洁至关重要ROHM代理。选择具有低噪声特性的选择LDO并实施相关技术,以确保尽可能干净的输出非常重要。CNR/SS有两个优点:它使您能够控制压摆率和过滤基准噪声。相关使用LDO更多设计提示,请查看LDO基础知识系列中的其他文章。

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