对静噪的探索—线性稳压器具高噪声和电源抑制

将这个电路连接到 DUT 时，需要提到的一个主要说明是：稳压器不应该使用输入电容。第一个原因是，该电路没有为驱动电容性负载而优化，可能产生振荡。第二个原因是，这个电路不能吸取电流，必须有负载存在以给输入电容器放电，尤其是在频率增大时。在 10MHz 跨一个 1μF 电容器提供一个 50mVP-P 正弦信号时，需要超过 3A 充电和放电电流，以防止信号失真。如果在小输出电流 （低于 100mA） 时进行测量，那么就要预加载，以确保提供给稳压器的信号保真度。

　　未雨绸缪

　　当稳压器具备很高的电源抑制时，就必须仔细考虑仪器的细节问题。如果稳压器提供 100dB 电源抑制，那么 50mVP-P 输入信号在输出端就被降至 0.5μVP-P。可以提高输入信号幅度，但在某些点上将发生从小信号响应向大信号响应的转变。

　　就一个具备很高电源抑制的稳压器而言，输出信号的小幅度可与该器件的噪声幅度相比，或者比器件的噪声幅度还小。这建议我们应该像放大噪声一样地放大信号，以能够进行准确测量。即使这么做了，输出信号也常常被噪声淹没。幸运的是，新式示波器提供求取平均值的功能，使人们能够从噪声中抽取出信号。随机噪声的平均值为零。输入信号提供所需的触发信号。

　　无论信号是否被放大，测量电源抑制时，还可能出现其他一些问题。输入和输出信号必须同时测量，人们需要知道输入和输出幅度，以确定该器件的抑制性能。测量配置的方框图如图 14 所示。

　　图 14：电源抑制测量配置的方框图显示了地回路。将单端放大器转换成差分放大器可解决地回路问题。

　　值得一提的是，在这个方框图中，存在可能破坏测量结果的地回路。第一个地回路是通过两个示波器通道的公共地形成的。这个地回路从信号放大器中通过，回路中的任何信号都会破坏电源抑制测量结果，使测量结果不能反映实际性能。对这个问题的解决办法是，将信号放大器从单端电路变成全差分电路。这么做了以后，两个回路都被断开了，这样就保证了测量保真度。第二个地回路 （图 14 中没有显示） 通过 AC 线路地到达第一个示波器通道。这个回路对误差贡献最小，因为相比之下所有信号都是大信号。

　　用简单放大器实现差分输入

　　一个简单放大器如图 15 所示。这个放大器在输入端使用了全差分增益级，增益为 40dB，其后是一个差分至单端转换器，提供另外 20dB 增益。每个输入端都有一个 200Hz 高通滤波器以隔离 DC。之所以选择 LTC6409，是因为该器件提供很大的 10GHz 增益带宽积。第二级由 LT1818 组成，配置为一个差分至单端转换器，增益为 20dB。

　　图 15：简单的差分至单端放大器提供 60dB 增益。

　　这个放大器组合的输入参考噪声运行大约 1.4nV/√Hz，这意味着我们预期应该测得低于 2.2μVP-P 的噪声。同时，我们预期稳压器本身有 4μVP-P 噪声。我们预期在稳压器输出端有 0.5μVP-P 信号，与该信号相比，这个噪声完全淹没了我们试图测量的信号。不过，惟一的可取之处是噪声的随机性，噪声的平均值为零：使用具备存储器的新式示波器求取平均值后，就可得到隐藏在噪声中的信号。

　　改进差分放大器

　　极高性能线性稳压器测量变得更加棘手。输出信号仅获得 60dB 增益时，0.5μVP-P 信号就变成了 0.5mVP-P。这么小的幅度已经接近很多高端示波器 1X 探头的测量门限了。将线性稳压器输入幅度提高 10 倍，会增加空间，但是如果稳压器抑制再增加 20dB，那么问题就会再次出现。

　　图 16 显示了怎样实现更高性能的放大器。该放大器基于图 2 所示噪声放大器和图 15 所示差分至单端放大器。现在，每一级所用的 LT1818 换成了 LT1994 差分放大器，LT1994 向差分三极对管反馈信号，三极对管仍然由 THAT300 三极管阵列组成。第二个差分增益级由另一个 LT1994 组成，之后通过第一个 LT6232 转换成单端测量电路。面向高通和巴特沃斯滤波器的后续各级与图 2 中相同。电路响应的校准和验证与低噪声放大器相同。

　　

　　图 16：改进的放大器提供差分输入和 80dB 增益。

　　测量电源抑制的配置如图 17 所示。所测得的 LT3042 稳压器的电源抑制如图 18 所示。值得一提的是，该稳压器的电源抑制在 100Hz 时接近 120dB。在示波器上验证这个测量结果要求改进的放大器提供 80dB 增益。

　　图 17：测量电源抑制的配置。下方左边是驱动器电路板和 DUT，下方右边是放大器电路板。电源和信号源未显示。

　　图 18：LT3042 的电源抑制曲线显示，在接近 4MHz 频率时，性能 》70dB。

　　其他测量方法

还可用其他方法和设备进行电源抑制测量