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LDO 根本常识:噪声 - 降噪引脚若何提高系统机能_噪声_浪涌

雨夜梧桐 2024-11-09 09:52:29 0

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识别噪声

空想的 LDO 会天生没有互换元件的电压轨。
遗憾的是,LDO 会像其他电子器件一样自行产生噪声。
图 1 显示了这种噪声在时域中的表现办法。

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图 1:电源噪声的屏幕截图

时域剖析并非易事。
因此,检讨噪声的紧张方法有两种:跨频率检讨和以积分值形式检讨。

您可以利用频谱剖析仪来识别LDO输出真个各种互换元件。
运用报告“如何丈量LDO 噪声”详细先容了噪声丈量方法。

图2描述了1A低噪声LDO TPS7A94的输出噪声。

图 2:TPS7A94 的噪声频谱密度与频率和VOUT的关系

从各条曲线可以看出,以微伏/平方根赫兹 (μV/√Hz) 表示的输出噪声集中在频谱的低端。
这种噪声紧张来自内部基准电压,但偏差放大器、场效应晶体管 (FET) 和电阻分压器也会产生一定噪声。

在确定干系频率范围的噪声曲线时,跨频率查看输出噪声会有所助益。
例如,音频运用设计职员会关心电源噪声可能会降落音质的可听频率(20Hz至20kHz)。

数据表常日为同类比较供应单一综合噪声值。
输出噪声常日在10Hz至100kHz范围内积分,并以微伏均方根 (μVRMS) 表示。
一些半导系统编制造商集成了从100Hz到100kHz或自定义频率范围的噪声。
在特定频率范围内进行积分有助于粉饰令人烦懑的噪声特性,因此除了积分值之外,检讨噪声曲线也很主要。
图2显示了与各种曲线相对应的积分噪声值。
德州仪器供应的LDO产品系列,其集成噪声值丈量值可低至0.47μVRMS。

降落噪声

除了选择具有低噪声品质的LDO之外,您还可以采取几种技能来确保您的LDO具有超低噪声特性。
这些技能涉及利用降噪和前馈电容器,在“LDO根本知识:噪声 - 前馈电容器如何提高系统性能”一文中进行了谈论。

降噪电容器

TI 产品组合中的许多低噪声LDO都具有指定为“NR/SS”的分外引脚。
图3显示了用于实现降噪功能的常见拓扑。

图3:带有NR/SS引脚的LDO的常见拓扑

该引脚的功能是双重的。
它用于过滤来自内部基准电压的噪声,并在启动期间降落压摆率或启用LDO。

在此引脚 (CNR/SS) 上添加一个电容器可形成一个具有内部电阻的电阻电容 (RC) 滤波器,有助于分流由基准电压产生的不良噪声。
由于基准电压是噪声的紧张来源,因此增大电容有助于将低通滤波器的截止频率推至较低频率。
图4显示了该电容器对输出噪声的影响。

图 4:TPS7A91的噪声频谱密度与频率和CNR/SS的关系

如图 4 所示,较大的CNR/SS值会产生更好的噪声系数。
在某个时候,增大电容将不再降落噪声。
剩余的噪声来自偏差放大器、FET等。

添加电容器还会在启动期间引入RC延迟,从而导致输出电压以较慢的速率斜升。
当输出或负载上存在大容量电容并且您须要减轻浪涌电流时,这是有利的。

公式1将浪涌电流表示为:

(1)

为了减少浪涌电流,您必须降落输出电容或降落压摆率。
幸好,CNR/SS有助于实现后者,如图 5 所示的TPS7A85干系内容。

图 5:TPS7A85 的启动过程与 CNR/SS 的关系

如您所见,增加CNR/SS值会导致启动韶光延长,从而防止浪涌电流尖峰并可能触发限流事宜。
请把稳,某些具有NR引脚的LDO不会实现软启动功能。
它们能够实现快速启动电路,即便利用大型降噪电容器也有助于实现超短启动韶光。

结语

低噪声LDO对付确保清洁直流电源至关主要。
选择具有低噪声特性的LDO并履行干系技能以确保尽可能干净的输出非常主要。
利用CNR/SS有两大上风:它使您能够掌握压摆率和过滤基准噪声。
有关利用LDO进行设计的更多提示,请查看LDO根本知识系列中的其他文章。

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