如何產(chǎn)生低噪聲電壓

線性穩(wěn)壓器特別適合用來濾除開關穩(wěn)壓器產(chǎn)生的電壓。開關穩(wěn)壓器總會產(chǎn)生一定量的輸出電壓紋波。在許多處理非常小的信號的應用中，這種紋波可能會造成干擾。通常使用無源組件來濾除開關穩(wěn)壓器的輸出電壓，但LC濾波器等無源濾波器（請參閱圖1）存在一些缺點。根據(jù)濾波器所需的截止頻率，有時空間要求會相當大，而且電感器成本高昂。不過，無源濾波器的最大缺點是濾波器會增加一些損耗和隨工作電流變化的輸出電壓（如同圖1中的V_OUT）。因此，所產(chǎn)生電壓的直流調(diào)節(jié)精度相當?shù)汀?br/>

圖1.開關穩(wěn)壓器輸出端的無源濾波器

人們常常使用線性穩(wěn)壓器代替無源LC濾波器來清理開關穩(wěn)壓器產(chǎn)生的電壓。它們通常具有很高的電源電壓抑制比(PSRR)。這意味著，線性穩(wěn)壓器的大部分輸入紋波會被阻擋，因此線性穩(wěn)壓器的輸出紋波很少。此外，線性穩(wěn)壓器的輸出電壓有自己的閉環(huán)回路，因此會進行較好的精確調(diào)節(jié)。

線性穩(wěn)壓器的另外一個重要規(guī)格也與無源LC濾波器有所不同，即其本征的由其內(nèi)部基準電壓及內(nèi)部誤差放大器產(chǎn)生的噪聲。在要求低干擾（低噪聲）的應用中，線性穩(wěn)壓器產(chǎn)生的本征干擾影響不容忽視。為此，可使用超低噪聲線性穩(wěn)壓器。

圖2.在開關穩(wěn)壓器輸出端用作有源濾波器的線性穩(wěn)壓器

使用線性穩(wěn)壓器濾除開關穩(wěn)壓器產(chǎn)生的電壓的概念如圖2所示。此方案不僅適用于正電源電壓，也適用于負電源電壓。例如，以下典型應用電路：必須能夠精確測量–5 V至+5 V之間的雙極性信號，并使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行數(shù)字化處理。信號路徑的輸入級要求使用具有正負電源電壓的低噪聲雙極性電源。對于正電源電壓，市面上有許多線性穩(wěn)壓器都能提供高PSRR和低干擾性能。特別是對于非常關鍵的應用，ADI公司提供了許多解決方案。不過，對于負電源電壓，只有幾種線性穩(wěn)壓器適合此類應用。例如，新型LT3094可用于在極高的PSRR下濾除負電源電壓濾波，并具有極低的噪聲電平，這一點對于能夠敏銳響應電源干擾的應用十分重要。圖3顯示了LT3094在不同頻率下的PSRR。對于開關頻率為1 MHz的開關穩(wěn)壓器，LT3094線性穩(wěn)壓器的PSRR約為75 dB。LT3094在10 Hz到100 kHz之間的噪聲電平只有0.8 μV rms。

圖3.LT3094線性穩(wěn)壓器針對負電源電壓的電源電壓抑制比。

線性穩(wěn)壓器可以濾除正負電源輸出電壓的電源紋波。這種濾除對于負電源電壓范圍也很有用。由于適用于負電源電壓的低噪聲類型產(chǎn)品有限，所以很難找到合適的部件。隨著ADI公司推出全新的Power by Linear? LT3094，現(xiàn)在客戶也擁有噪聲非常低而PSRR極高的產(chǎn)品選項。

作者簡介

Frederik Dostal曾就讀于德國紐倫堡埃爾蘭根大學微電子學專業(yè)。他于2001年開始工作，涉足電源管理業(yè)務，曾擔任各種應用工程師職位，并在亞利桑那州鳳凰城工作了4年，負責開關模式電源。他于2009年加入ADI公司，并在慕尼黑ADI公司擔任電源管理現(xiàn)場應用工程師。