MAX8887超低噪聲LDO實(shí)現(xiàn)低噪聲性能

在用于調(diào)節(jié)電子系統(tǒng)中電壓的眾多低壓差（LDO）穩(wěn)壓器中，有些是專門(mén)為低噪聲操作而設(shè)計(jì)的。例如，MAX8887低噪聲LDO的噪聲電壓僅為42μV。有效值在 10Hz 至 100kHz 范圍內(nèi)。然而，儀器儀表中所需的超低噪聲振蕩器等應(yīng)用需要更低的噪聲。為了滿足這一要求，圖1顯示了低噪聲元件和濾波的組合，在1kHz時(shí)可實(shí)現(xiàn)僅6nV/√Hz的輸出噪聲。

圖1.超低噪聲LDO，MAX6126將低噪聲元件與濾波相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)6nV/√Hz的輸出本底噪聲。

在圖1中，MAX6126 （U1）為基準(zhǔn)電壓源，其超低輸出噪聲通過(guò)低通濾波器（R1和C1）進(jìn)一步降低，低通濾波器衰減噪聲頻率高于其近似0.16Hz截止頻率。濾波后的基準(zhǔn)電壓饋送到誤差放大器U2的反相端，該反相端通過(guò)p溝道功率FET（M1）和反饋電阻（R2和R3）調(diào)節(jié)輸出電壓。R2和R3確定輸出電壓如下：

R3 = R2[（Vout/2.048V） - 1]

噪聲分析的簡(jiǎn)化圖（圖2）顯示了低通濾波器R1-C1濾波的參考噪聲，它極大地衰減了高頻噪聲（> f3分貝).運(yùn)算放大器的噪聲電流（額定值為0.5fA/√Hz）相對(duì)于其電壓噪聲可以忽略不計(jì)。由于基準(zhǔn)噪聲與運(yùn)算放大器電壓噪聲串聯(lián)，因此它們相加。MOSFET 噪聲在 M1 輸入端建模。

圖2.圖1電路的簡(jiǎn)化圖，用于噪聲分析。

U2反相端子的噪聲等于其同相端子的噪聲：

哪里Vn_OUT是LDO的輸出噪聲，Vn_REF是參考噪聲，Vn_OPAMP是運(yùn)算放大器折合到輸入端的噪聲，H（f）是R1-C1低通濾波器的傳遞函數(shù)。

如果目標(biāo)噪聲頻率遠(yuǎn)高于濾波器的截止頻率，則基準(zhǔn)噪聲可以忽略不計(jì)，LDO的輸出噪聲只是運(yùn)算放大器噪聲乘以閉環(huán)增益。MOSFET 噪聲 （Vn_FETs圖2）被環(huán)路抑制，對(duì)輸出噪聲沒(méi)有影響。對(duì)于環(huán)路帶寬內(nèi)的頻率，LDO還可以抑制V引入的紋波和噪聲電壓DD.

MAX6126低噪聲LDO的噪聲密度與頻率的關(guān)系圖（圖3）顯示，在1kHz時(shí)，噪聲性能約為6nV/√Hz。相比之下，典型的低噪聲LDO具有更高的噪聲密度，例如，MAX8887在1kHz時(shí)表現(xiàn)出500nV/√Hz。因此，圖1電路比MAX8887低噪聲LDO提高了38dB。還顯示了測(cè)量?jī)x器的本底噪聲。

圖3.圖1中LDO電路的噪聲密度與頻率的關(guān)系圖。其噪聲性能與MAX8887（典型的低噪聲LDO）相媲美。

審核編輯：郭婷