低噪声电压的产生
0 2022-01-17

线性稳压器特别适合用来滤除开关稳压器产生的电压。开关稳压器总会产生一定量的输出电压纹波。在许多处理非常微弱的信号的应用中,这种纹波可能会造成干扰。通常使用无源组件来滤除开关稳压器的输出电压,但LC滤波器等无源滤波器(请参阅图1)存在一些缺点。

根据滤波器所需的截止频率,有时空间要求会相当大,而且电感器成本高昂。不过,无源滤波器的最大缺点是滤波器会增加一些损耗和随工作电流变化的输出电压(如同图1中的VOUT)。因此,所产生电压的直流调节精度相当低。

“”图1:开关稳压器输出端的无源滤波器

人们常常使用线性稳压器代替无源LC滤波器来清理开关稳压器产生的电压。它们通常具有很高的电源电压抑制比(PSRR)。这意味着,线性稳压器的大部分输入纹波会被阻挡,因此线性稳压器的输出纹波很少。此外,线性稳压器的输出电压有自己的闭环回路,因此会进行较好的精确调节。

线性稳压器的另外一个重要规格也与无源LC滤波器有所不同,即其本征的由其内部基准电压及内部误差放大器产生的噪声。在要求低干扰(低噪声)的应用中,线性稳压器产生的本征干扰影响不容忽视。为此,可使用超低噪声线性稳压器。

使用线性稳压器滤除开关稳压器产生的电压的概念如图2所示。此方案不仅适用于正电源电压,也适用于负电源电压。例如下图典型应用电路,由于使用了模数转换器进行数字化处理,能够精确测量–5V至 5V之间的双极性信号。信号路径的输入级要求使用具有正负电源电压的低噪声双极性电源。

“”图2:在开关稳压器输出端用作有源滤波器的线性稳压器

对于正电源电压,市面上有许多线性稳压器都能实现PSRR高、干扰低的性能。不过,对于负电源电压,只有少数几种线性稳压器适合此类应用。例如,新型LT3094可用于在极高的PSRR下滤除负电源电压滤波,并具有极低的噪声电平,这一点对于需要敏锐响应电源干扰的应用十分重要。图3显示了LT3094在不同频率下的PSRR。对于开关频率为1MHz的开关稳压器,LT3094线性稳压器的PSRR约为75dB。LT3094在10Hz到100kHz之间的噪声电平只有0.8μVrms。

“”图3:LT3094线性稳压器针对负电源电压的电源电压抑制比

线性稳压器可以滤除正负电源输出电压的电源纹波。这种滤除对于负电源电压范围也很有用。由于适用于负电源电压的低噪声类型产品有限,所以很难找到合适的部件。随着全新的电源产品LT3094的推出,也有噪声非常低而PSRR非常高的产品可供客户选择。

LT3094产品详情

  • 超低RMS噪声:0.8μVRMS(10Hz至100kHz)
  • 超低点噪声:在10kHz时,为2.2nV/√Hz
  • 超高PSRR:74dB(在 1MHz)
  • 输出电流:500mA
  • 宽输入电压范围:−1.8V至−20V
  • 单电容器改善了噪声和PSRR指标
  • 100μA SET引脚电流:±1%初始准确度
  • 由单个电阻器设置输出电压
  • 可编程限流值
  • 低压差电压:235mV
  • 输出电压范围:0V至−19.5V
  • 可编程电源,实现良好和快速启动
  • 双极性精准使能/UVLO引脚
  • VIOC引脚控制上游稳压器以最大限度降低功耗并优化PSRR
  • 最小输出电容:10μF(陶瓷)
  • 12引脚MSOP封装和3mmx3mm DFN封装 

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