线性稳压器具 2nV/√Hz 噪声和 120dB 电源抑制-对静噪的探索（一）

当放大器放置在加电示波器前面几英寸的地方时，放大器是多么灵敏。在上述两种情况下，将电路板从设备附近拿开，或者改变电路板的朝向，都会改变信号幅度，而关断设备则会消除信号。在铅笔末端缠绕几个导线回路，将这连至函数发生器，以在不同频率时作为小型天线使用。不出所料，电路板上的某些区域有一些电路回路与实验台设备中的电感器和变压器发生了磁耦合。为此进行了一些布局改进，以帮助最大限度减少回路，不过显而易见的是，需要外部屏蔽。

图 6：输入短接至地和靠近示波器时，所显示的信号突出表明放大器电路板对磁场的灵敏度。

屏蔽盒结构

图 7 和图 8 显示了用来放置噪声放大器电路板的屏蔽盒之内部结构。放大器电路板与 6 节 D 号碱性电池一起放置在屏蔽盒内，该屏蔽盒是用 0.050" 厚的 Mu Metal 做成的，以针对低频磁场提供良好的屏蔽效果。然后，将这屏蔽盒放入一个由 2 盎司覆铜板做成的盒子中，两个盒子之间留出 1/2’’ 空隙，之所以选择覆铜板，是要针对较高频率提供良好的屏蔽效果。最后，将这两个盒子放入一个不锈钢盒 (一个再利用的饼干盒) 中，以针对磁场提供一定程度的初始屏蔽，盒间依然留出 1/2’’ 空隙。各个盒之间的 1/2’’ 空气隙帮助衰减磁场。附录 A "用于磁场屏蔽的材料"一文探讨了对低频磁场屏蔽有用的材料。

图 7：屏蔽盒结构 (不锈钢盒内套铜板盒再内套 Mu Metal 盒) 以衰减磁场。

图 8：详细的屏蔽盒结构。请注意，仅输入同轴缆屏蔽层连至金属屏蔽盒，以防止产生地回路。

关于屏蔽盒的构造，需要提及几个重要的方面。内部放大器电路板用同轴电缆将信号从电路板送出来，送到输入和输出 BNC 连接器。不过，必须注意同轴缆屏蔽层的连接。仅输入屏蔽层连至电路板的地平面和最外层的不锈钢盒。输入和输出 BNC 屏蔽层都连至不锈钢盒，同时输入和输出端的同轴缆屏蔽层都连至电路板地。如果输出屏蔽层也连至不锈钢盒，那么就会形成一个地回路，这可能会增强杂散磁场。每一层屏蔽盒都通过金属螺钉和支架与其外面一层屏蔽盒实现电气连接，放大器电路板用阻焊层隔离。这样一来，无需在内部连至放大器电路板的地平面，就可以实现屏蔽盒之间的连接，这样就不会产生可能的回路。最后，不锈钢本身可以增大衰减：不锈钢盒体与盒盖的内外边缘经过打磨，以清除装饰漆和保护层，确保盒体与盒盖之间有良好的电气接触。

值得一提的是，即使所有联注放在屏蔽电路上，但是电压频率场依然足够强以直接影响噪声曲线，如图 4 所示。幸运的是，屏蔽足够有效，能够最大限度减小这些场产生的信号。即便如此，在进行测量时，人们还是应该充分意识到与电路相互影响的各种场的潜力。

测量稳压器输出噪声

一旦放大器检查和校准完毕，就进行实际噪声测量。要想准确测量线性稳压器的输出噪声并获得反映真实情况的结果，就要格外注意 DUT 屏蔽、组件选择、布局和电缆管理。图 9 显示了用来测试一个线性稳压器的配置，突出显示了用来避免磁场干扰测量结果的结构和屏蔽方法。在任何给定时间只有一个仪器连接以排除破坏测量的接地回路。

图 9：进行噪声测量的实验台配置。屏蔽盒中放置了噪声放大器。由于线性稳压器具备低输出阻抗，所以没有必要屏蔽，但是磁场仍然有可能影响输出。

选择用电池作为电源给线性稳压器供电的理由与选择用电池给放大器供电是相同的，目的是测量线性稳压器的噪声，而不是确定电源抑制特性。稳压器不需要屏蔽，因为稳压器具备低输出阻抗，因此非常不容易受到低频磁场的影响。连接稳压器输出和噪声放大器时，需要使用短的桶形连接器，因为长的软电缆由于静电⁴ 效应会引入误差。

放大器输出直接馈送到示波器中，以测量峰至峰值噪声。如图 10 所示，LT3042 的峰至峰值噪声为 4µV_P-P。同一稳压器的频谱分析仪曲线 (如图 11 所示) 显示了在不同 SET 引脚电容时产生的噪声。10Hz 至 100kHz RMS 噪声作为 SET 引脚电容的函数显示在图 12 中。

 

图 10：LT3042 在 10Hz 至 100kHz 带宽上的噪声。RMS 噪声为 0.8μV_RMS。

图 11：噪声频谱密度曲线显示了 LT3042 的 SET 引脚电容增大的影响

图 12：在 10Hz 至 100kHz 带宽上，SET 引脚电容增大，RMS 噪声降低。

 

测量 RMS 噪声要求更加仔细地选择仪器。并不是所有 RMS 电压表都"生而平等"，请查阅摘自《应用指南 83》(Application