降低LDO噪声:拓扑分析与优化策略
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更新于2024-07-20
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"这篇文章深入探讨了低压降电压稳压器(LDO)的基本噪声来源以及如何降低这些噪声,以优化其在高噪声敏感应用中的性能。作者是德州仪器的高级系统工程师Masashi Nogawa。文章指出,电源的噪声输出是衡量其质量的关键指标,而LDO因其低噪声特性常被用于噪声敏感的应用。文章分析了LDO的基本结构和控制环路,特别关注负反馈机制,以及如何通过设计和优化各个组件来减少噪声。"
在LDO的设计中,主要噪声来源包括内部参考电压的噪声(VN(REF))、误差放大器的噪声、输出晶体管的噪声以及外部组件如反馈电阻的噪声。图1展示了LDO的基本结构,包括误差放大器、反馈电阻和输出晶体管。误差放大器的负输入端与参考电压VREF比较,输出电压VOUT通过反馈电阻R1和R2的分压来调整。理想情况下,VOUT应该始终高于VREF,以维持稳压状态。
为了分析噪声,文章使用了图2中的参考电压缓冲电路作为起点,其中VFB与VREF的差值是误差信号。当VOUT大于VREF时,误差放大器会驱动输出晶体管进行调节。然而,由于实际电路中参考电压并非理想,存在VN(REF),这会导致噪声引入。方程式1和2展示了如何考虑这些噪声源对输出电压的影响。
为了降低LDO的噪声,工程师可以采取以下策略:
1. 优化参考电压源:选择具有低噪声特性的参考电压源,或者使用噪声滤波技术来减小VN(REF)。
2. 改进误差放大器设计:选择噪声低、带宽适中的误差放大器,以减少其自身的噪声贡献。
3. 选择低噪声晶体管:使用低噪声场效应管作为输出晶体管,减少晶体管噪声。
4. 精心设计反馈网络:合理选择反馈电阻的阻值和类型,以减少电阻噪声,同时确保环路稳定性。
5. 使用噪声滤波:在输入和输出端添加合适的滤波电容,可以有效滤除高频噪声。
LDO的噪声管理涉及多个层面,包括组件选择、电路设计和滤波策略。通过细致的分析和优化,可以在保持高效能的同时,显著降低LDO的输出噪声,满足高精度和高稳定性的电源需求。
2021-05-10 上传
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2024-09-07 上传
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