如何實(shí)現(xiàn)低噪聲和高精度的方法詳解

在我們的日常工作中，電源管理對(duì)實(shí)現(xiàn)電子元件的進(jìn)一步集成至關(guān)重要。數(shù)十年來(lái)，TI 致力于開(kāi)發(fā)新的工藝、封裝和電路設(shè)計(jì)先進(jìn)技術(shù)，從而為您的設(shè)計(jì)提供出色的電源器件。

無(wú)論您是需要提高功率密度、延長(zhǎng)電池壽命、減少電磁干擾、保持電源和信號(hào)完整性，還是維持在高電壓下的安全性，我們都致力于幫您解決電源管理方面的挑戰(zhàn)。德州儀器 （ TI ） 是與您攜手推動(dòng)電源進(jìn)一步發(fā)展的合作伙伴。

本文將講解如何實(shí)現(xiàn)低噪聲和高精度：增強(qiáng)電源和信號(hào)完整性，以提高系統(tǒng)級(jí)保護(hù)和精度。

要實(shí)現(xiàn)精密信號(hào)鏈，低噪聲 LDO 穩(wěn)壓器和開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器、精密的監(jiān)控和可靠的保護(hù)是必不可少的。對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)電池監(jiān)測(cè)、測(cè)試和測(cè)量以及醫(yī)療等應(yīng)用，TI 使用專(zhuān)用的電源處理技術(shù)以及先進(jìn)的電路和測(cè)試技術(shù)，可提高精度、更大限度地減少失真，并降低線性和開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的噪聲。

TI 低噪聲和高精度技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

減少 IC 誤差源

（1）利用 TI 高度優(yōu)化的低噪聲互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 （CMOS） 工藝來(lái)減少工藝的非理想因素

（2）利用先進(jìn)的電路和測(cè)試技術(shù)來(lái)降低工藝非理想因素的影響

圖 1. 噪聲與頻率曲線圖

（3）采用了陶瓷封裝和電路板應(yīng)力管理等先進(jìn)技術(shù)

圖 2. 調(diào)節(jié)器件和電路板應(yīng)力

系統(tǒng)噪聲消減

（1）技術(shù)的進(jìn)步支持通過(guò)高電源抑制比 （PSRR） 低壓降穩(wěn)壓器 （LDO） 和片上濾波實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)級(jí)抗干擾和抗噪性能

圖 3. 高 PSRR 可實(shí)現(xiàn)更好的濾波

和更低的輸出噪聲

如何降低 LDO 噪聲？

LDO 中的主要噪聲源來(lái)自帶隙基準(zhǔn)源，可使用兩種方法來(lái)降低 LDO 中的噪聲。下面內(nèi)容詳細(xì)說(shuō)明了這兩種方法。

降低噪聲的一種方法是降低 LDO 帶寬，這可以通過(guò)降低 LDO 內(nèi)部誤差放大器的帶寬來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是，如果我們降低誤差放大器的帶寬，則會(huì)降低 LDO 瞬態(tài)響應(yīng)速度。

另一種方法是使用低通濾波器 （LPF）。我們知道，LDO 噪聲的最主要來(lái)源是內(nèi)部的帶隙基準(zhǔn)源。因此，我們可在帶隙輸出和誤差放大器輸入之間插入一個(gè) LPF，從而在誤差放大器將帶隙噪聲放大之前將其降低。通常，該 LPF由一個(gè)內(nèi)部大電阻器和一個(gè)外部電容器組成。此濾波器的截止頻率設(shè)置得越低越好，從而濾除幾乎所有的帶隙噪聲。

這里始終有一個(gè)問(wèn)題：為什么占用大部分芯片面積的大功率導(dǎo)通元件（主要是 FET）不是主要噪聲源？答案是沒(méi)有增益。作為主要噪聲源的帶隙基準(zhǔn)源連接至誤差放大器的輸入端，因此會(huì)被誤差放大器的增益放大。我們知道，要研究輸出噪聲，首先要了解運(yùn)算放大器輸入的每個(gè)噪聲影響因素；所以，要研究導(dǎo)通 FET 的噪聲，需要先找到噪聲的影響因素，即導(dǎo)通 FET 和誤差放大器輸入之間的開(kāi)環(huán)增益。開(kāi)環(huán)增益非常大，因此，導(dǎo)通 FET 的其他噪聲影響因素通?？梢院雎圆挥?jì)。
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