噪声敏感型应用设计的电源解决方案
发布时间：2021-04-27 14:42:49
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噪声灵敏型使用要求一种内部噪声低且可以按捺电源噪声的电源。这些使用包含测验与测量使用、医疗设备、通信设备、基站等等。低噪声电源用于驱动信号链，包含数据转换器、放大器、时钟、颤动消除器、PLL、模拟前端以及众多其它器材。对于坚持信号精确度和完整性而言，低噪声电源处理方案是一种根本要求。本文为您介绍在电源处理方案等规划过程中需求考虑的一些规范和参数，包含挑选线性稳压器所需的一些重要规范。
术语“电源纹波按捺”（PSRR）和“线性稳压器”一般一同使用。线性稳压器的高纹波按捺性让其成为电源处理方案不可获缺的重要组成部分。PSRR是一种计量规范，它标明稳压器对某个电路进行滤波的好坏程度。稳压器对各种频率下来自电源输入端的噪声或者纹波进行按捺。在低压降稳压器（LDO）和线性稳压器中，PSRR是衡量某个频率规模输出纹波比照输入纹波的一种计量规范。
由于PSRR以纹波按捺度核算，因此它是一个负数。可是，在数据表中它表明为一个正数，数值越大表明噪声按捺度越高。它的数学表明办法如下：
线性稳压器的PSRR可被划分为三个频率规模区域。第一个区域从DC到转降频率。该区域内的纹波按捺度根本由开环路增益和带隙基准主导。第二个区域从转降频率延伸到单位增益频率。该区域内的PSRR常常高于第一个区域，而且主要由稳压器的开环路增益主导。第三个区域的频率规模高于单位增益频率。输出电容器以及线性稳压器的寄生现象（在VIN到VOUT通路中）主导该区域。因此，选定输出电容器及其等效串联电阻的值非常重要。在任何数据表中都阐明了这一点。
除VIN，VOUT和体系负载要求外，一名工程师还需求知道体系或者电源中纹波和噪声的频率规模，以遍在该频率规模内挑选一些具有良好PSRR的线性稳压器。例如，在2MHz频率下进行开关操作的某个开关，或许要求一个在约2MHz下具有较高PSRR的线性稳压器。图1标明，2MHz下线性稳压器的PSRR约为55dB，其可协助消除输入噪声。另外，在对稳压器数据表中PSRR图进行评价时，需时钟留意测得该PSRR的压差。高压差可带来更好的PSRR，但却降低了器材的效率。
显现了送至一个线性稳压器的开关式稳压器的频谱噪声。咱们可以看到，该开关作业在500kHz下。图3显现了TITPS7A4700线性稳压器的输出能谱。500kHz下开关引起的尖峰被削弱。假如电源处理方案并非为高PSRR线性稳压器噪声按捺而规划，则尖峰或许呈现在RF压控振荡器的扇出，其在混频后会影响PA性.这种尖峰还或许会向后折叠进入音频带，并在音频使用中形成噪声。
一般，噪声和PSRR参数都会在线性稳压器的数据表中集中阐明，这很容易引起困惑，因为噪声和PSRR是两种非常不同的特性。噪声完全是一种物理现象，其在一种非常根本的层面伴随线性稳压器内部晶体管和电阻器呈现。这种噪声或许包含热、闪耀和散粒噪声。噪声一般以一条曲线表明，它标明频谱噪声密度（）与频率的比照联系（图4）。噪声还可以表明为归纳输出噪声（μVRMS），其在数据表的电气特性表格下面列出（图5）。输出噪声（μVRMS）某个频率规模的频谱噪声密度，可被看作是规则频率规模的总噪声。
很明显，接下来的问题是，工程师使用研究频谱噪声密度还是归纳输出噪声，又或者两者一同研究呢。问题的答案完全取决于工程师的使用。例如，在RF使用中，（-）信号对频率没有任何依赖度，因此研究线性稳压器的频谱噪声密度更加合理。可是，在一些噪声将会被体系整合的使用中，例如：DAC和ADC驱动，工程师就应该研究线性稳压器的归纳输出噪声。
定论
本文评论了挑选线性稳压器时规划工程师需求考虑的一些重要规范。另外，文章还介绍了低噪声使用电源处理方案规划需求考虑的规范和参数。有了这些指导，工程师应可以坚持其使用的信号精确度和完整性。
