低噪聲電壓產(chǎn)生的原理分析

線性穩(wěn)壓器特別適合用來濾除開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的電壓。開關(guān)穩(wěn)壓器總會(huì)產(chǎn)生一定量的輸出電壓紋波。在許多處理非常小的信號(hào)的應(yīng)用中，這種紋波可能會(huì)造成干擾。通常使用無源組件來濾除開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出電壓，但LC濾波器等無源濾波器（請(qǐng)參閱圖1）存在一些缺點(diǎn)。

根據(jù)濾波器所需的截止頻率，有時(shí)空間要求會(huì)相當(dāng)大，而且電感器成本高昂。不過，無源濾波器的最大缺點(diǎn)是濾波器會(huì)增加一些損耗和隨工作電流變化的輸出電壓（如同圖1中的 VOUT ）。因此，所產(chǎn)生電壓的直流調(diào)節(jié)精度相當(dāng)?shù)汀?/p>

【圖1. 開關(guān)穩(wěn)壓器輸出端的無源濾波器】

人們常常使用線性穩(wěn)壓器代替無源LC濾波器來清理開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的電壓。它們通常具有很高的電源電壓抑制比(PSRR)。這意味著，線性穩(wěn)壓器的大部分輸入紋波會(huì)被阻擋，因此線性穩(wěn)壓器的輸出紋波很少。此外，線性穩(wěn)壓器的輸出電壓有自己的閉環(huán)回路，因此會(huì)進(jìn)行較好的精確調(diào)節(jié)。

線性穩(wěn)壓器的另外一個(gè)重要規(guī)格也與無源LC濾波器有所不同，即其本征的由其內(nèi)部基準(zhǔn)電壓及內(nèi)部誤差放大器產(chǎn)生的噪聲。在要求低干擾（低噪聲）的應(yīng)用中，線性穩(wěn)壓器產(chǎn)生的本征干擾影響不容忽視。為此，可使用超低噪聲線性穩(wěn)壓器。

使用線性穩(wěn)壓器濾除開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的電壓的概念如圖2所示。此方案不僅適用于正電源電壓，也適用于負(fù)電源電壓。例如，以下典型應(yīng)用電路：必須能夠精確測(cè)量–5 V至+5 V之間的雙極性信號(hào)，并使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化處理。信號(hào)路徑的輸入級(jí)要求使用具有正負(fù)電源電壓的低噪聲雙極性電源。

對(duì)于正電源電壓，市面上有許多線性穩(wěn)壓器都能提供高PSRR和低干擾性能。特別是對(duì)于非常關(guān)鍵的應(yīng)用，ADI提供了許多解決方案。不過，對(duì)于負(fù)電源電壓，只有幾種線性穩(wěn)壓器適合此類應(yīng)用。例如，新型LT3094 可用于在極高的PSRR下濾除負(fù)電源電壓濾波，并具有極低的噪聲電平，這一點(diǎn)對(duì)于能夠敏銳響應(yīng)電源干擾的應(yīng)用十分重要。圖3顯示了LT3094在不同頻率下的 PSRR。對(duì)于開關(guān)頻率為1 MHz的開關(guān)穩(wěn)壓器，LT3094線性穩(wěn)壓器的PSRR約為75 dB。LT3094在10 Hz到100 kHz之間的噪聲電平只有0.8 μV rms。

【圖2. 在開關(guān)穩(wěn)壓器輸出端用作有源濾波器的線性穩(wěn)壓器】

【圖3. LT3094線性穩(wěn)壓器針對(duì)負(fù)電源電壓的電源電壓抑制比】

線性穩(wěn)壓器可以濾除正負(fù)電源輸出電壓的電源紋波。這種濾除對(duì)于負(fù)電源電壓范圍也很有用。由于適用于負(fù)電源電壓的低噪聲類型產(chǎn)品有限，所以很難找到合適的部件。隨著ADI推出全新的 Power 產(chǎn)品 LT3094，現(xiàn)在客戶也擁有噪聲非常低而PSRR極高的產(chǎn)品選項(xiàng)。

LT3094產(chǎn)品詳情

超低 RMS 噪聲：0.8μVRMS (10Hz 至 100kHz)

超低點(diǎn)噪聲：在10kHz時(shí)，為2.2nV/√Hz

超高 PSRR:74dB (在 1MHz)

輸出電流：500mA

寬輸入電壓范圍：?1.8V 至 ?20V

單電容器改善了噪聲和 PSRR 指標(biāo)

100μA SET 引腳電流：±1% 初始準(zhǔn)確度

由單個(gè)電阻器設(shè)置輸出電壓

可編程限流值

低壓差電壓：235mV

輸出電壓范圍：0V 至 ?19.5V

可編程電源良好和快速啟動(dòng)

雙極性精準(zhǔn)使能 / UVLO 引腳

VIOC引腳控制上游穩(wěn)壓器以最大限度降低功耗并優(yōu)化 PSRR

最小輸出電容：10μF (陶瓷)

12 引腳 MSOP 封裝和 3mm x 3mm DFN 封裝