在很多電路應用中,無噪聲、良好穩(wěn)定的電源對于實現(xiàn)最佳性能是很重要。壓控振蕩器 (VCO) 和精確的壓控晶體振蕩器 (VCXO) 會迅速響應電源的微小變化。鎖相環(huán) (PLL) 需要穩(wěn)定的電源,因為電源上的信號會直接轉(zhuǎn)變成輸出的相位噪聲。RF 放大器需要無噪聲電源,因為這類放大器缺乏抑制電源變化的能力,而且穩(wěn)壓器變化將以不想要的邊帶信號形式出現(xiàn),降低了信噪比。低噪聲放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 不具備無限大的電源抑制能力,穩(wěn)壓器輸出越干凈,性能就越高。上面僅列舉了幾種需要線性穩(wěn)壓器提供無噪聲電源軌的例子,那么怎樣才能確保穩(wěn)壓器按規(guī)定運行呢?
電源一旦搭建完畢就可以確定,對于其應用而言,電源是否具有足夠低的噪聲。振蕩器的相位噪聲可以測量,然后,相對于用一個已知和性能良好的電源實現(xiàn)之結(jié)果,對測量結(jié)果進行比較。還要檢查 ADC,以確保得到最多位數(shù)。這些測量工作比較難,需要耗費大量時間,如果可不進行費用高昂的試驗就可確保噪聲足夠低,那會更好。
除了噪聲,還必須考慮線性穩(wěn)壓器的電源抑制能力。線性穩(wěn)壓器電源抑制能力不佳會給開關(guān)穩(wěn)壓器留下剩余信號或帶來其他不想要的信號,從而破壞為確保擁有干凈的電源所付出的艱苦努力。如果電源抑制能力不佳,留下了足夠淹沒噪聲的信號,那么穩(wěn)壓器的噪聲即使極低,也是沒有價值的。
測量輸出電壓噪聲
靜噪不是新鮮事
噪聲問題很早以前就開始提及了。2000 年 3 月凌力爾特發(fā)布了《應用指南 83》(Application Note 83),題為 “低壓差穩(wěn)壓器的低噪聲性能驗證” (Performance Verification of Low Noise, Low Dropout Regulators),文中詳細敘述了一種測量方法,可以有把握地測量低至 4μVRMS 的穩(wěn)壓器輸出電壓噪聲。該應用指南中所用的放大器電路和濾波器在 10Hz 至 100kHz 帶寬時提供 60dB 增益。這是一個良好的起點,可以有把握地測量噪聲水平。
諸如 LT3042 等最新線性穩(wěn)壓器現(xiàn)已投產(chǎn),其輸出電壓噪聲低得多。在《應用指南 83》發(fā)布前后推出的該系列穩(wěn)壓器在 10Hz 至 100kHz 頻帶上的噪聲約為 20μVRMS,而現(xiàn)在 LT3042 在相同頻帶上的噪聲低至 0.8μVRMS?;仡櫋稇弥改?83》中的電路可以看出,輸入?yún)⒖荚肼晫訛?0.5μVRMS,當測量低至 4μVRMS 的噪聲時,誤差低于 1%。在輸出噪聲為 0.8μVRMS 的現(xiàn)在,這樣的噪聲層就不可接受了,因為穩(wěn)壓器本身的工作噪聲僅略高于測量電路。這相當于幾乎高達 20% 的誤差,從而使測量電路成為過于重要的因素,以至于不能有把握地測量信號。
測量低于 1μVRMS 的噪聲不是一項微不足道的任務。在 10Hz 至 100kHz 測量頻帶上逆推,這相當于 3.16nV/√Hz 噪聲頻譜密度 (假定噪聲為白噪聲)。這就相當于 625Ω 電阻器產(chǎn)生的熱噪聲。以 5% 的誤差測量這么大的噪聲,要求儀器有一個 1nV/√Hz 的輸入?yún)⒖荚肼?,?1% 內(nèi)的誤差測量則要求 450pV/√Hz 的輸入?yún)⒖荚肼暋?/p>
進行什么樣的測量?
我們現(xiàn)在對儀器要求的噪聲層已有所了解,但是還有一個問題,即關(guān)鍵頻率范圍以及用什么儀器測量所產(chǎn)生的噪聲。為了測量噪聲頻譜密度,可以簡單地通過低噪聲增益級饋送穩(wěn)壓器輸出,然后再饋送到頻譜分析儀中,從而將不想要的頻率從測量中隔離出去。如果想測量峰至峰值或 RMS 噪聲,那么在低噪聲增益級上要確保帶阻,以確保僅測量在想要的帶寬內(nèi)的信號。
常用的寬帶噪聲測量頻率范圍為 10Hz 至 100kHz。這個范圍包括音頻頻帶,可確保通過 RF 傳送的基帶數(shù)據(jù)產(chǎn)生最小的邊帶信號。鎖相環(huán)中使用的低噪聲穩(wěn)壓器和高準確度儀表要求在較高的頻率上進行測量 (高達 1MHz 及以上),因此我們不應該將自己限制到僅 100kHz 范圍。理想情況下,帶阻會在想要的頻率上實現(xiàn)絕對的磚墻式濾波,但電路設(shè)計的現(xiàn)實使我們無法實現(xiàn)這樣的效果。選擇較高階的巴特沃斯 (Butterworth) 濾波器, 以保持所關(guān)注頻率范圍內(nèi)的最大平坦度及其提供更好磚墻式近似的能力。濾波器的階數(shù)由其等效噪聲帶寬 (ENB) 引入的誤差決定:二階低通巴特沃斯濾波器的 ENB 為 1.11fH,所產(chǎn)生的誤差太大。4 階濾波器的 ENB 降至 1.026fH,所產(chǎn)生的誤差約為 1.3%。更高階的濾波器會增加不必要的復雜性和成本,所帶來的性能改進卻很小。4 階濾波器的誤差加上輸入?yún)⒖荚肼曀氲恼`差,若要以 5% 內(nèi)的誤差進行測量,則要求來自放大器的輸入?yún)⒖荚肼曋畲笳`差不超過 1%。
電路增益也必須考慮。如果增益太低,測量儀器的噪聲會加進來,像放大器的輸入噪聲一樣,損害測量結(jié)果的準確性。同時,儀器也許不夠靈敏,無法提供可靠的測量結(jié)果。就 RMS 噪聲測量而言,HP3400A RMS 電壓表的底部范圍為 1mV,因此 60dB 是絕對最低增益?;谀壳翱色@得的商用頻譜分析儀 (而且可從二手市場獲得) 之噪聲層數(shù)據(jù),人們決定 80dB 時會有最佳的工作表現(xiàn)。
穩(wěn)壓器測量時須考慮的因素
噪聲測量電路的方框圖如圖 1 所示。首先是 DC 隔離構(gòu)件,接下來是超低噪聲增益級以 AV = 25 將輸入放大。然后是一個 5Hz 的單階高通濾波器至另一個 AV = 20 的增益構(gòu)件。接下來是一個 10Hz 二階 Sallen-Key 濾波器和最后的 AV = 20 之增益級,到此凈增益達到了 1 萬倍或 80dB。再后面是 3 個可選輸出之一,選擇哪一個取決于想要的高端頻率。3 個可選輸出或其頻率范圍分別是 1MHz 限制、前述的 100kHz 帶阻、以及達到所用增益級極限的 (在 3MHz 測量到 ?3dB 頻率) 寬帶輸出。每種輸出之后都是最后的 5Hz 高通濾波器,以隔離任何殘留 DC 信號。
圖 1:面向噪聲測試的濾波器和增益選擇。巴特沃斯濾波器提供合適的頻率響應。
實際電路如圖 2 所示。這里 DC 隔離是用 680μF 電容器和緊隨其后的 499Ω電阻器組成。電容和電阻值的選擇是該電路須做出的主要權(quán)衡之一。電阻器的值必須足夠低,以便其后一級的基極電流不會引起極大的 DC 誤差。不過,如果所選電阻值太低,該濾波器所需電容就會變得極之大。對所測試的穩(wěn)壓器而言,低電阻值還有可能使該濾波器成為頻率補償?shù)慕M成部分,從而改變所測得的結(jié)果。電流值構(gòu)成了 0.5Hz 高通濾波器。
圖 2:圖 1 所示方框圖的實際電路。并聯(lián)的各級每個都配備了低噪聲三極管差分電路,以降低噪聲,同時提高增益。
第一個增益級的架構(gòu)至關(guān)重要。這一級必須提供固定增益,同時在極低的輸入?yún)⒖荚肼暪ぷ?。在題為 “775 Nanovolt Noise Measurement for A Low Noise Voltage Reference” (針對低噪聲電壓基準的 775 毫微伏噪聲測量) 的《應用指南 124》(Application Note 124) 中,介紹了已故的 Jim Williams 所做的工作,以此為基礎(chǔ),選擇用三極管差分對驅(qū)動運算放大器的輸入,以提供最佳帶寬,同時仍然保持低噪聲。以大約 80 倍的增益驅(qū)動差分對意味著,這對三極管的噪聲起主導作用,而運算放大器的噪聲不是非常重要的因素。
超低噪聲放大器第一增益級由兩對匹配的 THAT300 三極對管并聯(lián)組成 (以降低輸入?yún)⒖荚肼暎?,接著?LT1818,該器件配置為使這一級提供 25 倍的總增益。單一 SO-14 封裝中包含 4 個 THAT300 三極管,提供良好的匹配特性 (典型值為 500μV ?VBE) 和 800pV/√Hz 的典型噪聲。選擇 LT1818 是為了實現(xiàn)高增益-帶寬積。
輸入三極對管和放大器級并聯(lián),可在不犧牲增益的前提下改善噪聲層。人們都知道,放大器電路并聯(lián)時,產(chǎn)生電壓噪聲壓差,N 級并聯(lián)時使噪聲降低為 1/√N。三極對管并聯(lián)使有效噪聲降至 800pV/√Hz。之后,通過并聯(lián) 4 個完整的輸入級,這個噪聲會進一步降低,再降低 2 倍,至 400pV/√Hz。后續(xù)增加的噪聲源很小,從而使我們能夠接近 1% 準確度所要求的 450pV/√Hz。
在第一增益級之后,330μF 電容器和 100Ω 電阻器對任何偏移提供 DC 隔離,而偏移是三極管差分對和運算放大器所固有的。這還提供 5Hz 高通濾波器,從而有助于提供想要的低頻帶阻。所有 4 個輸入級合起來構(gòu)成第二個增益級,增益為 20 倍。這時,輸入已經(jīng)得到了放大,因此運算放大器的噪聲再次成為影響很小的因素。
10Hz 二階高通濾波器是一個簡單的單位增益 Sallen-Key 濾波器。提高這個濾波器的 Q 值,以幫助補償單一 5Hz 高通濾波器級的頻率響應,并為整個電路提供一個 10Hz 的 3dB 點。另外,這一級的 DC 隔離防止可能在前一級已經(jīng)被放大的任何偏移再次被放大。如果不能在不同的級之間隔離 DC 信號,就有可能導致將放大器驅(qū)動到其軌電壓上,從而使測量結(jié)果無效。每個增益級之間都放置了一個濾波器,以防止 DC 信號通過,同時提供低端帶阻。
最后一級是一個簡單的負輸出放大器,具可調(diào)增益以補償組件值的變化。從這里開始,該電路分成了 3 個輸出級。最大帶寬直接來自一個跟隨器,從而避免了低通濾波,并在滿增益噪聲吞吐量情況下,提供 3MHz 的最大帶寬。第二個輸出采用了 1MHz 4 階巴特沃斯低通濾波器,最后一個輸出采用 100kHz 4 階巴特沃斯低通濾波器。所有這 3 個級都使用一個最終在 5Hz 的 DC 隔離 RC 濾波器。
組件選擇很重要
對任何電路而言,選擇正確的組件都很重要,但是談到超低噪聲測量時,選擇正確的組件甚至會更關(guān)鍵。噪聲放大器中最關(guān)鍵的點是輸入級,一旦確定了這第一級,很多困難也就變小了。用來直接在輸入端實現(xiàn) DC 隔離的 RC 濾波器必須仔細考慮。
電阻器的選擇沒有很多爭議,與薄膜電阻器相比,金屬薄膜電阻器用來確保低 1/f 噪聲。電容器則完全是另一回事,必須仔細考慮。在《應用指南 124》(Application Note 124) 中,使用了一種昂貴的液鉭電容器,以提供很低的 1/f 噪聲,這種電容器是手工挑選的,以選出低泄漏器件。在以低至 0.1Hz 頻率工作時,這些特性更加重要。針對寬帶噪聲采用 10Hz 低頻帶阻時,較低價格的電容器可以提供可接受的性能。大型多層陶瓷電容器是一種糟糕的選擇,因為它們本質(zhì)上是一種壓電器件,任何機械振動會把信號注入到電路中,迅速地超過所測噪聲水平。此外,電壓系數(shù)基于穩(wěn)壓器輸出電壓引起拐角頻率變化,這個特性是不想要的。鉭和鋁電解質(zhì)電容器價格不貴,也沒有電壓系數(shù)或機械敏感性問題。以前會考慮聚對苯二甲酸薄膜電容器等更加昂貴的電容器,但是低可用性、高成本和缺乏性能改進使這類電容器被排除在外了。
即使采用那些可能的選擇,電容器也確實顯示出必須仔細考慮的噪聲特性。大型多層陶瓷電容器能夠以低噪聲工作,但是已經(jīng)被排除在外,因為它們對機械振動敏感。鉭和鋁電解質(zhì)電容器產(chǎn)生較高的噪聲 (見參考資料中 Sikula 等撰寫的文章,以了解進一步的信息)。最后選擇了標準鉭電容器,因為這類電容器價格合理、偏置電壓特性良好而且對物理振動不起反應。多個電容器并聯(lián)可獲得所需電壓額定值和凈電容,同時還可降低這些電容器導致的噪聲。
出于類似原因,第一個增益級構(gòu)件和第二個增益級構(gòu)件之間的隔離 / 濾波也選擇用鉭電容器實現(xiàn)。盡管使用鉭電容器后,第一級的增益會導致噪聲被放大,但是人們發(fā)現(xiàn),陶瓷電容器的壓電響應產(chǎn)生的信號超出了可接受水平。
幾乎任何類型的電容器都適合最后的輸出隔離 / 濾波網(wǎng)絡,這里選擇了陶瓷電容器。被放大并與電容器壓電響應有關(guān)的噪聲現(xiàn)在足夠大,缺少 DC 偏移意味著電容器接近其預期值。第一增益級中的補償電容器以及巴特沃斯濾波器中使用的電容器是 C0G、NPO 或聚對苯二甲酸電容器,因為這類電容器的電介質(zhì)沒有或有很小的壓電效應或 DC 偏置漂移。
怎樣給電路本身供電是最后一個重要決定。人們選擇用堿性電池作電源,這樣就可為所有級提供噪聲最小的電源,并防止設(shè)備中可能存在的地環(huán)路導致測量結(jié)果不準確。我們必須記住,這里采用的所有電路都不具備無限大的電源抑制能力,電源上的任何噪聲都可以到達輸出,并有可能影響測量結(jié)果。在選擇用任何基于電網(wǎng)的電源供電時,要仔細考慮這些因素。
實際的電路限制
放大器有一些實際限制是不能忽視的。如果電路提供 80dB 增益,那么輸入端的 100μVP-P 信號在輸出端將變成 1VP-P。用 ±4.5V 電源供電決定了輸出信號幅度低于 ±3.5V。因此,輸入不能接受總幅度超過 ±350μV 的信號,否則信號保真度就無法保證。就高斯 (Gaussian) 噪聲而言,預計最差情況的波峰因數(shù)為 10,那么用這個電路可測得的最大值僅為 70μVRMS。
從這里看出,確保鉭電容器正確偏置也很重要。就輸入隔離電容器而言,三極管幾乎在地電位上工作,因此正輸出電壓穩(wěn)壓器要求將電容器的正極連至穩(wěn)壓器輸出。相反,測量負的輸出電壓時,電容器要反過來連接。就第一級和第二級之間的 DC 隔離和濾波而言,電容器的負端應該連至第一級。三極管的基極電流通過 499Ω 電阻器將其基極電壓拉至略負,這個略負的電壓通過第一級的 25 倍增益進一步放大,因此要求電容器這樣取向。
校準、驗證和測量
一旦電路搭建完成,就需要驗證增益和輸入?yún)⒖荚肼?。為了校準增益,?60dB 衰減把來自函數(shù)發(fā)生器的信號降至能夠避免放大器輸出以軌電壓運行的水平。在 1kHz 中頻段頻率時,100mVP-P 從函數(shù)發(fā)生器進入衰減器,調(diào)整最后的增益級中的電位器,以在輸出端提供 1VP-P。在 10Hz 至 1MHz 范圍來回調(diào)節(jié)頻率,以驗證增益在想要的帶寬內(nèi)是平坦的。
增益和頻率響應的驗證是用網(wǎng)絡分析儀進行的?;鶞市盘柾ㄟ^ 60dB 衰減器饋送給放大器輸入。3 個獨立的輸出作為測試點連接,并掃過整個頻率范圍。圖 3 顯示 3 個輸出中每一個的增益隨頻率的變化,突出顯示了卓越的平坦度和恰當?shù)墓战穷l率。
圖 3:圖 1 電路的增益。濾波器響應顯示,在想要的拐角頻率處有陡峭的滾降。
為了驗證輸入?yún)⒖荚肼?,將放大器輸入短接至地,測量輸出端的噪聲。測量直接用 RMS 電壓表或示波器進行。噪聲頻譜密度用頻譜分析儀觀看。所測得的寬帶輸出噪聲頻譜密度 (如圖 4 所示) 有 1/f 噪聲,拐角頻率為 200Hz,在 200Hz 至 1MHz 范圍內(nèi)呈現(xiàn) 5μV/√Hz 白噪聲特性。用 80dB 增益除以這個噪聲數(shù)值,得出輸入?yún)⒖荚肼暿?500pV/√Hz,略高于目標值。即使有 1/f 分量,這一數(shù)值也相當于在 10Hz 至 100kHz 帶寬內(nèi)有 0.15μVRMS,這個數(shù)值足夠低,可以有把握地在相同的帶寬上測量 1μVRMS。測量結(jié)果與示波器上測得的峰至峰值噪聲有良好的相關(guān)性,如圖 5 所示。
圖 4:輸入短接至地時放大器的噪聲頻譜密度顯示出有 1/f 分量。除以 80dB 電路增益,就可產(chǎn)生輸入?yún)⒖荚肼暋?/p>
圖 5:輸入短接至地時的峰至峰值放大器噪聲 (100kHz 范圍) 與噪聲頻譜密度相關(guān)。
測量仍然不是一項簡單的任務
在這個電路的設(shè)計和測試期間,出現(xiàn)了幾種不太明顯的影響,這顯示出測量超低噪聲的難度。將輸入短接至地并將輸出連至示波器,揭示出很多用 RMS 電壓表或頻譜分析儀看不到的信息。用陶瓷電容器進行輸入濾波和第二級濾波時,只用手指敲擊實驗臺就會產(chǎn)生很大的信號擺幅,從而顯示出陶瓷電容器的壓電特性。這使得人們轉(zhuǎn)而采用固鉭電容器。
還有一種明顯的影響是,待測噪聲如此之小,以至于需要不同尋常的測量方法,以確保得到可靠的測量結(jié)果。將放大器電路板放在型號較舊的示波器前面,就會顯示規(guī)則的 20kHz 信號 (就像示波器內(nèi)有一個開關(guān)穩(wěn)壓器),該信號的幅度大于輸入?yún)⒖荚肼???拷鼘嶒炁_上的萬用表放置放大器電路板,就會產(chǎn)生一個很大的 60Hz 信號。圖 6 顯示,當放大器放置在加電示波器前面幾英寸的地方時,放大器是多么靈敏。在上述兩種情況下,將電路板從設(shè)備附近拿開,或者改變電路板的朝向,都會改變信號幅度,而關(guān)斷設(shè)備則會消除信號。在鉛筆末端纏繞幾個導線回路,將這連至函數(shù)發(fā)生器,以在不同頻率時作為小型天線使用。不出所料,電路板上的某些區(qū)域有一些電路回路與實驗臺設(shè)備中的電感器和變壓器發(fā)生了磁耦合。為此進行了一些布局改進,以幫助最大限度減少回路,不過顯而易見的是,需要外部屏蔽。
圖 6:輸入短接至地和靠近示波器時,所顯示的信號突出表明放大器電路板對磁場的靈敏度。
屏蔽盒結(jié)構(gòu)
圖 7 和圖 8 顯示了用來放置噪聲放大器電路板的屏蔽盒之內(nèi)部結(jié)構(gòu)。放大器電路板與 6 節(jié) D 號堿性電池一起放置在屏蔽盒內(nèi),該屏蔽盒是用 0.050“ 厚的 Mu Metal 做成的,以針對低頻磁場提供良好的屏蔽效果。然后,將這屏蔽盒放入一個由 2 盎司覆銅板做成的盒子中,兩個盒子之間留出 1/2’’ 空隙,之所以選擇覆銅板,是要針對較高頻率提供良好的屏蔽效果。最后,將這兩個盒子放入一個不銹鋼盒 (一個再利用的餅干盒) 中,以針對磁場提供一定程度的初始屏蔽,盒間依然留出 1/2’’ 空隙。各個盒之間的 1/2’’ 空氣隙幫助衰減磁場。附錄 A “用于磁場屏蔽的材料”一文探討了對低頻磁場屏蔽有用的材料。
圖 7:屏蔽盒結(jié)構(gòu) (不銹鋼盒內(nèi)套銅板盒再內(nèi)套 Mu Metal 盒) 以衰減磁場。
圖 8:詳細的屏蔽盒結(jié)構(gòu)。請注意,僅輸入同軸纜屏蔽層連至金屬屏蔽盒,以防止產(chǎn)生地回路。
關(guān)于屏蔽盒的構(gòu)造,需要提及幾個重要的方面。內(nèi)部放大器電路板用同軸電纜將信號從電路板送出來,送到輸入和輸出 BNC 連接器。不過,必須注意同軸纜屏蔽層的連接。僅輸入屏蔽層連至電路板的地平面和最外層的不銹鋼盒。輸入和輸出 BNC 屏蔽層都連至不銹鋼盒,同時輸入和輸出端的同軸纜屏蔽層都連至電路板地。如果輸出屏蔽層也連至不銹鋼盒,那么就會形成一個地回路,這可能會增強雜散磁場。每一層屏蔽盒都通過金屬螺釘和支架與其外面一層屏蔽盒實現(xiàn)電氣連接,放大器電路板用阻焊層隔離。這樣一來,無需在內(nèi)部連至放大器電路板的地平面,就可以實現(xiàn)屏蔽盒之間的連接,這樣就不會產(chǎn)生可能的回路。最后,不銹鋼本身可以增大衰減:不銹鋼盒體與盒蓋的內(nèi)外邊緣經(jīng)過打磨,以清除裝飾漆和保護層,確保盒體與盒蓋之間有良好的電氣接觸。
值得一提的是,即使所有聯(lián)注放在屏蔽電路上,但是電壓頻率場依然足夠強以直接影響噪聲曲線,如圖 4 所示。幸運的是,屏蔽足夠有效,能夠最大限度減小這些場產(chǎn)生的信號。即便如此,在進行測量時,人們還是應該充分意識到與電路相互影響的各種場的潛力。
測量穩(wěn)壓器輸出噪聲
一旦放大器檢查和校準完畢,就進行實際噪聲測量。要想準確測量線性穩(wěn)壓器的輸出噪聲并獲得反映真實情況的結(jié)果,就要格外注意 DUT 屏蔽、組件選擇、布局和電纜管理。圖 9 顯示了用來測試一個線性穩(wěn)壓器的配置,突出顯示了用來避免磁場干擾測量結(jié)果的結(jié)構(gòu)和屏蔽方法。在任何給定時間只有一個儀器連接以排除破壞測量的接地回路。
圖 9:進行噪聲測量的實驗臺配置。屏蔽盒中放置了噪聲放大器。由于線性穩(wěn)壓器具備低輸出阻抗,所以沒有必要屏蔽,但是磁場仍然有可能影響輸出。
選擇用電池作為電源給線性穩(wěn)壓器供電的理由與選擇用電池給放大器供電是相同的,目的是測量線性穩(wěn)壓器的噪聲,而不是確定電源抑制特性。穩(wěn)壓器不需要屏蔽,因為穩(wěn)壓器具備低輸出阻抗,因此非常不容易受到低頻磁場的影響。連接穩(wěn)壓器輸出和噪聲放大器時,需要使用短的桶形連接器,因為長的軟電纜由于靜電效應會引入誤差。
放大器輸出直接饋送到示波器中,以測量峰至峰值噪聲。如圖 10 所示,LT3042 的峰至峰值噪聲為 4μVP-P。同一穩(wěn)壓器的頻譜分析儀曲線 (如圖 11 所示) 顯示了在不同 SET 引腳電容時產(chǎn)生的噪聲。10Hz 至 100kHz RMS 噪聲作為 SET 引腳電容的函數(shù)顯示在圖 12 中。
圖 10:LT3042 在 10Hz 至 100kHz 帶寬上的噪聲。RMS 噪聲為 0.8μVRMS。
圖 11:噪聲頻譜密度曲線顯示了 LT3042 的 SET 引腳電容增大的影響。
圖 12:在 10Hz 至 100kHz 帶寬上,SET 引腳電容增大,RMS 噪聲降低。
測量 RMS 噪聲要求更加仔細地選擇儀器。并不是所有 RMS 電壓表都“生而平等”,請查閱摘自《應用指南 83》(Application Note 83) 文章 “Performance Verification of Low Noise, Low Dropout Regulators” (低壓差穩(wěn)壓器的低噪聲性能驗證) 中附錄 C 的 “UNDERSTANDING AND SELECTING RMS VOLTMETERS”(了解和選擇 RMS 電壓表),以了解有關(guān) RMS 電壓表的種類以及各種電壓表性能的信息。這份附錄列出了很多不同的 RMS 電壓表,并突出說明了為什么有些電壓表有很大誤差,因而導致測量結(jié)果比實際情況更加樂觀的問題。
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