微波EDA网,见证研发工程师的成长!
首页 > 硬件设计 > 模拟电路设计 > LDO 噪声详解

LDO 噪声详解

时间:11-24 来源:Masashi Nogawa,德州仪器 (TI) 线性稳压器高级系统工程师 点击:

其中,求解VN(REF) × GRC 得到 2 µVRMS。增加 CNR 会使参考噪声从19.5 µVRMS降至 2 µVRMS,也就是说,在 10 Hz 到 100 kHz 频率范围,GRC 从整数降至 0.1 (2/19.5) 平均数。

图 11 显示了 CNR 如何降低频域中的噪声。与图 9 所示小 CFF 值一样,更小的 CNR 开始在高频起作用。请注意,CNR 最大值 1µF 表明最低噪声。尽管 CNR = 10 Nf 曲线表明最小噪声几乎接近于 CNR = 1 µF 的曲线,10-Nf 曲线显示30Hz 和100Hz 之间有一小块突出部分。

11 不同 CNR 值时输出频谱噪声密度与频率的关系

图8所示曲线(CNR = 1 pF),可改进为图 12(CNR = 1 µF)。图 8 显示 CFF = 100 Nf 和 CFF = 10 µF 之间几乎没有 RMS 噪声差异,但是图 12 清楚地显示出了差异。

图 12 中,不管输出电压是多少,CFF = 10 µF 和 CNR = 1 µF 均带来最低噪声值12.5 µVRMS,也即最小 GRC 值(换句话说,RC滤波器的最大效果)为 0.1。12.5 µVRMS 值为 TI 器件 TPS74401 的底限噪声。

12 噪声优化以后 RMS 噪声与前馈电容的关系

当我们把一个新LDO器件用于噪声敏感型应用时,利用大容量CFF和CNR电容确定这种器件的独有本底噪声是一种好方法。图12表明RMS噪声曲线汇聚于本底噪声值。

其他技术考虑因素

降噪电容器的慢启动效应

除降噪以外,RC滤波器还会起到一个RC延迟电路的作用。因此,较大的CNR值会引起稳压器参考电压的较大延迟。

前馈电容器的慢启动效应

CFF利用一种机制绕过R1反馈电阻AC信号,而凭借这种机制,其在激活事件发生后VOUT不断上升时,也绕过输出电压反馈信息。直到CFF完全充电,误差放大器才利用更大的负反馈信号,从而导致慢启动。

为什么高VOUT值会导致更小的RMS噪声

在图8和图10中,相比VOUT=0.8V的情况,VOUT=3.3V曲线的噪声更小。我们知道,更高的电压设置会增加参考噪声,因此这看起来很奇怪。对于这种现象的解释是,由于CFF连接至OUT节点,因此除绕过电阻器R1的噪声信号以外,CFF还有增加输出电容值的效果。图12表明,由于参考噪声被最小化,我们便可以观测到这种现象。

RMS噪声值

由于TPS74401的本底噪声为12.5 µVRMS,它是市场上噪声最低的LDO之一。在设计一个超低噪声稳压器过程中,12.5 µVRMS绝对值是一个较好的参考值。

结论

本文深入探讨了LDO器件的基本噪声以及如何将其降至最小,具体包括:

每种电路模块对输出噪声的影响程度 参考电压如何成为主要的噪声源(经误差放大器放大) 如何抵销经过放大的参考噪声 NR功能的工作原理

谨慎选择降噪电容器 (CNR) 和前馈电容器 (CFF),可以将 LDO 输出噪声最小化至器件独有的本底噪声水平。利用这种噪声最小化配置,LDO 器件便可保持本底噪声值,让其同非优化配置中常常影响噪声水平的一些参数无关。

给电路添加 CNR 和 CFF 时存在慢启动副作用,因此我们必须认真选择这些电容器,以实现快速升压。

本文所述方法已经用于优化 TI 的 TPS7A8101 LDO 的噪声。在 TPS7A8101 产品说明书第 10 页,不管参数如何变化,器件都拥有恒定的噪声值。

参考文献

1、《可编程软启动3.0A超低噪声LDO》,发表于《TPS74xx》产品说明书www.ti.com/lit/SBVS066M

2、《低噪、宽带宽、高PSRR、低压降1A线性稳压器》,发表于

《TPS7A8101产品说明书》www.ti.com/lit/SBVS179A

相关网站

电源管理:http://www.ti.com.cn/lsds/ti_zh/analog/powermanagement/power_portal.page

TPS7A8101:www.ti.com.cn/product/cn/TPS7A8101

TPS74401:www.ti.com.cn/product/cn/TPS74401

立即加入德州仪器技术社区

Copyright © 2017-2020 微波EDA网 版权所有

网站地图

Top