關(guān)鍵詞：
噪聲敏感
超低輸出噪聲
摘要：[db:摘要]
當(dāng)說(shuō)到給那些對(duì)噪聲敏感的仿照/RF使用供電時(shí)，低壓差(LDO)線性固定壓器通常比效能相通的開關(guān)固定壓器更受用戶的青睞。低噪聲LDO可為眾的仿照/RF設(shè)計(jì)供電，包含頻比值合成器(PLL/VCO)、RF混頻器和調(diào)制器、迅速和高分辯比值數(shù)據(jù)替換器(ADC和DAC)以及高精度傳感器。但是，這些使用對(duì)效能和敏捷度的請(qǐng)求曾經(jīng)開端逐漸考驗(yàn)著傳統(tǒng)低噪聲LDO的機(jī)能極限。
比如，在好多高端VCO中，電源噪聲徑直影響著VCO出口相位噪聲(抖動(dòng))。同時(shí)，為了滿意整系統(tǒng)統(tǒng)效力請(qǐng)求，LDO通常對(duì)噪聲對(duì)立較大的開關(guān)替換器之出口舉行后置固定壓，故此LDO的高頻電源壓抑比(PSRR)機(jī)能變得不可或缺。憑借用其超低出口噪聲和超高PSRR機(jī)能，LT?3042能行徑直為某些對(duì)噪聲最為敏感的使用供電，同步對(duì)開關(guān)替換器的出口實(shí)施后置固定壓，并不需求龐大的濾波電路。
表1比較了LT3042與傳統(tǒng)低噪聲固定壓器的噪聲機(jī)能。高機(jī)能、堅(jiān)強(qiáng)性和簡(jiǎn)略性LT3042是一款高機(jī)能低壓差線性固定壓器，其選擇凌力爾特的超低噪聲和超高PSRR架構(gòu)認(rèn)為對(duì)噪聲敏感的使用供電。LT3042盡管保有高機(jī)能，但其同步也保全了簡(jiǎn)略性和堅(jiān)強(qiáng)性。
圖1為該器件的一款類型使用電路，
圖2則示出一個(gè)完全的演示電路。LT3042的小巧型3mmx3mmDFN封裝和極低的組件請(qǐng)求可使整體解決方案尺寸保全精巧。
表 1：LT3042 與傳統(tǒng)低噪聲 LDO 的比較
圖 1：LT3042 的類型使用
圖 2：LT3042 演示電路
LT3042被設(shè)計(jì)為一款后隨高機(jī)能電壓緩沖器的高精度電流動(dòng)基準(zhǔn)，其可容易地經(jīng)過(guò)并聯(lián)以增添出口電流動(dòng)、在PCB上散播熱量并進(jìn)一步下降噪聲，出口噪聲的降幅為并聯(lián)器件數(shù)量的平方根。該器件基于電流動(dòng)基準(zhǔn)的架構(gòu)可供寬出口電壓范疇(0V至15V)并保全單位增益運(yùn)作，從而博得了差一點(diǎn)永恒的出口噪聲、PSRR、帶寬和負(fù)載調(diào)整，這與編程出口電壓沒(méi)有關(guān)系。除了供超低噪聲和超高PSRR機(jī)能之外，LT3042還保有新式體系中希望的特征，比如：可編程電流動(dòng)限值、可編程電源良好門限和急速啟動(dòng)能力。
另外，LT3042還內(nèi)置了針對(duì)電池供電型體系的保衛(wèi)效能。其反向輸入保衛(wèi)電路可耐受輸入端上的負(fù)電壓，并不會(huì)摧毀IC或在出口端上發(fā)出負(fù)電壓，作用根本上就像連接了一個(gè)與輸入相并聯(lián)的夢(mèng)想二極管。在那些可以使出口高于輸入的電池后備體系中，LT3042的反向出口至輸入保衛(wèi)電路可幸免反向電流動(dòng)流動(dòng)至輸入電源。LT3042包含里面折返電流動(dòng)限度局限以及具遲滯的熱限度局限效能，可用于供安全任務(wù)區(qū)保衛(wèi)。超低出口噪聲憑借用其0.8μVRMS的出口噪聲*(在10Hz至100kHz帶寬內(nèi))，LT3042成為了業(yè)界首款噪聲低于1μVRMS的固定壓器。圖3把LT3042在10Hz至100kHz范疇內(nèi)的積分出口噪聲與LT1763(其為凌力爾特10積年來(lái)噪聲最低的一款固定壓器)的響應(yīng)指標(biāo)做了對(duì)比。LT3042的超低噪聲機(jī)能可開拓以往無(wú)法實(shí)即興的使用，或者需求選擇昂貴粗重的濾波組件才能實(shí)即興的使用。
圖 3：出口噪聲：10Hz 至 100kHz
SET伸腳電容器(CSET)一本正經(jīng)對(duì)基準(zhǔn)電流動(dòng)噪聲、(誤差膨脹器輸入級(jí))的基極電流動(dòng)噪聲以及SET伸腳電阻器(RSET)的固有熱噪聲舉行旁路。如圖4所示，經(jīng)過(guò)增添CSET可顯著地改革低頻噪聲機(jī)能。當(dāng)選擇一個(gè)22μFCSET時(shí)，出口噪聲在10Hz時(shí)低于20nV/√Hz。需求注重的是，電容器還會(huì)發(fā)出1/f噪聲，特殊是電解電容器。為了放量下降1/f噪聲，應(yīng)在SET伸腳上選擇陶瓷電容器、鉭電容器或薄膜電容器。
圖 4：噪聲頻譜密度
使用一個(gè)電池或一個(gè)較低噪聲的電壓基準(zhǔn)對(duì)SET伸腳自動(dòng)地舉行驅(qū)動(dòng)可減輕噪聲低于10Hz。那么做根本上可以消除較低頻比值上的基準(zhǔn)電流動(dòng)噪聲，僅剩極低的誤差膨脹器噪聲。這種驅(qū)動(dòng)SET伸腳的能力是電流動(dòng)基準(zhǔn)架構(gòu)的另一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。另外，積分RMS噪聲還會(huì)跟隨SET伸腳電容的增大而獲得改革，在只選擇2.2μFCSET的情況下可降至1μVRMS以下，如圖5所示。
圖 5：積分型 RMS 出口噪聲 (10Hz 至 100kHz)
經(jīng)過(guò)增大SET伸腳旁路電容以下降出口噪聲通常會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)時(shí)期的增添。只是，LT3042的急速啟動(dòng)電路則使此項(xiàng)折衷的難度有所下降。該急速啟動(dòng)電路可容易地使用兩個(gè)電阻器來(lái)配備;圖6示出了啟動(dòng)時(shí)期的顯著改革。
圖 6：急速啟動(dòng)能力
超高PSRR機(jī)能當(dāng)給對(duì)噪聲敏感的使用供電時(shí)，LT3042的高PSRR*是很要緊。圖7示出了LT3042令人難以置信的低頻和高頻PSRR機(jī)能，差一點(diǎn)接近120dB(在120Hz)、79dB(在1MHz)和優(yōu)于70dB(一向到3MHz)。當(dāng)負(fù)載電流動(dòng)減少時(shí)，PSRR機(jī)能則更好，如圖8所示。當(dāng)接近壓差狀態(tài)時(shí)，傳統(tǒng)LDO的PSRR機(jī)能會(huì)降落至幾十dB，LT3042則與之兩樣，即苦在低輸入至出口差分電壓環(huán)境下其亦可保全高PSRR。如圖9所示，LT3042能在高達(dá)2MHz頻比值和僅1V輸入至出口差分電壓環(huán)境下保全70dBPSRR，并在高達(dá)2MHz頻比值和僅600mV輸入至出口差分電壓環(huán)境下保全差一點(diǎn)60dBPSRR。這種能力容許LT3042在低輸入至出口差分電壓下對(duì)開關(guān)替換器舉行后置固定壓(以實(shí)即興高效力)，而其PSRR機(jī)能則滿意了對(duì)噪聲敏感之使用的請(qǐng)求。
圖 7：PSRR 機(jī)能
圖8：針對(duì)截然不同負(fù)載電流動(dòng)的 PSRR
圖 9：PSRR 與輸入至出口差分電壓的相干曲線
對(duì)開關(guān)電源實(shí)施后置固定壓在那些選擇LT3042對(duì)開關(guān)替換器的出口舉行后置固定壓以在高頻環(huán)境下實(shí)即興超高PSRR的使用中，務(wù)必拘謹(jǐn)?shù)貙?duì)待從開關(guān)替換器至LT3042出口的電磁耦合。特殊地，不僅開關(guān)替換器的“熱環(huán)路”(hot-loop)應(yīng)盡可能性地小，由開關(guān)電源IC、出口電感器和出口電容器(用于一個(gè)降壓型替換器)形成的“暖環(huán)路”(warm-loop)(AC電流動(dòng)在高開關(guān)頻比值下流淌)也應(yīng)當(dāng)放量地壓縮制緊縮，同時(shí)應(yīng)對(duì)其舉行遮擋或?qū)⑵洳荚O(shè)在距離超低噪聲器件(譬如：LT3042及其負(fù)載)幾英寸的位置。固然LT3042對(duì)立于“暖環(huán)路”的取向可為實(shí)即興最小的磁耦合而優(yōu)化，但在即興實(shí)中偏偏使用優(yōu)化的取原來(lái)實(shí)即興80dB壓抑會(huì)十二分困苦，有可能性需求舉行PC板的多次迭代。
咱們來(lái)考慮一下圖10，在該圖所示的電路中，LT3042一本正經(jīng)對(duì)以500kHz頻比值運(yùn)轉(zhuǎn)的LT?8614舉行后置固定壓，并在開關(guān)固定壓器輸入端上布設(shè)了一個(gè)EMI濾波器。鑒于LT3042被布設(shè)在距距關(guān)替換器及其表面組件僅1~2英寸的位置，故此不需求采取任何遮擋措施就能在500kHz頻比值下實(shí)即興接近80dB的壓抑。
但是，如圖11a鼓出顯示的那么，為了實(shí)即興該機(jī)能，在LT3042的輸入端上并未布設(shè)附加以的電容器(除了開關(guān)電源出口端上的22μF電容器之外)。不度過(guò)，如圖11b所示，即苦徑直在LT3042的輸入端上布設(shè)一個(gè)4.7μF的小電容器，也將導(dǎo)致PSRR機(jī)能降落10倍以上。這一點(diǎn)特殊有悖于人們的直覺―增設(shè)輸入電容一般是可以減少出口紋波的―只是在80dB壓抑程度下，由流動(dòng)度過(guò)該4.7μF電容器的較高頻(500kHz)開關(guān)電流動(dòng)所伸起的磁耦合(往往是沒(méi)有關(guān)系緊急的)卻會(huì)使出口紋波機(jī)能顯著變差。盡管轉(zhuǎn)變?cè)?/span>4.7μF輸入電容器以及把開關(guān)電源的出口連接至該電容器之走線的取向有助最大限地減輕磁耦合，只是要在這些頻比值環(huán)境下實(shí)即興接近80dB的壓抑仍舊是相當(dāng)困苦的，更不用說(shuō)它可能性還需求舉行多次PC板迭代。
LT3042對(duì)立較高的輸入阻抗可幸免高頻AC電流動(dòng)流動(dòng)至其輸入端。如其LT3042布設(shè)在與前置固定壓開關(guān)電源的出口電容器相距3英寸里邊的位置，則其可在未應(yīng)用輸入電容器的情況下保全固定定，思索到這一點(diǎn)，為了實(shí)即興最佳的PSRR機(jī)能，咱們提議不要在LT3042的輸入端上安頓一個(gè)電容器，或者放量減少該電容器的數(shù)值。
圖 10：LT3042 對(duì) LT8614 Silent Switcher 固定壓器舉行后置固定壓
把LT8614連接至LT3042輸入的幾英寸走線之電感可顯著地衰減異常高頻比值的電源開關(guān)瞬態(tài)尖峰。鑒于來(lái)自LT8614“熱環(huán)路”之磁耦合的緣故，有些尖峰仍將傳布至出口。優(yōu)化LT3042電路板取向可減少下剩的尖峰。鑒于儀表帶寬的限度局限，這些異常高頻比值的尖峰未在圖11的出口紋波中示出。
圖 11：LT3042 對(duì) LT8614 Silent Switcher 舉行后置固定壓
(a) 在 LT3042 輸入端上未布設(shè)任何電容器，
(b) 在 LT3042 輸入端上選擇了一個(gè) 4.7μF 電容器。
從中可以看出，如其不選擇具超高PSRR的LT3042LDO，這么想在500kHz頻比值下實(shí)即興80dB壓抑是一項(xiàng)難以完成的使命。其他頂替出品無(wú)法勝任。比如：在500kHz下，一個(gè)LC濾波器將需求接近40μH電感和40μF電容才能實(shí)即興80dB的壓抑，因此不得不增設(shè)龐大、昂貴的組件。撇開成本和電路板當(dāng)空不談，如其未舉行準(zhǔn)確的阻尼，LC也會(huì)產(chǎn)生共振，從而導(dǎo)致復(fù)雜性增添。選擇一個(gè)RC濾波器的想法是站不住腳的，因?qū)嵓磁d80dB壓抑所需的電阻是不切現(xiàn)實(shí)的。同一，選擇傳統(tǒng)LDO時(shí)需求級(jí)聯(lián)至少兩個(gè)LDO才能在500kHz頻比值下實(shí)即興80dB壓抑，這就必需增添組件和成本，并下降壓差電壓機(jī)能。另外，為了實(shí)即興80dB壓抑，這些頂替方案還需求關(guān)懷磁場(chǎng)耦合。特殊地，務(wù)必最大限地減少高頻AC電流動(dòng)。LT3042在一個(gè)很寬的頻比值范疇內(nèi)保有超高的PSRR，故此可實(shí)即興上游開關(guān)替換器的較低頻運(yùn)作(以改革效力和EMI)，同時(shí)在為那些對(duì)噪聲敏感的使用供電時(shí)完整不需求增添濾波器組件尺寸。定論LT3042潰性的噪聲和PSRR機(jī)能，再加以上其堅(jiān)強(qiáng)性和易用性，使之異常符合為噪聲敏感型使用供電。憑借用其基于電流動(dòng)基準(zhǔn)的架構(gòu)，噪聲和PSRR機(jī)能不會(huì)受到出口電壓的影響。另外，還可以把多個(gè)LT3042徑直并聯(lián)起來(lái)，以進(jìn)一步下降出口噪聲、增添出口電流動(dòng)和在PCB上散播熱量。
