如何產(chǎn)生低噪聲電壓

線(xiàn)性穩壓器特別適合用來(lái)濾除開(kāi)關(guān)穩壓器產(chǎn)生的電壓。開(kāi)關(guān)穩壓器總會(huì )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(huì )造成干擾。通常使用無(wú)源組件來(lái)濾除開(kāi)關(guān)穩壓器的輸出電壓，但LC濾波器等無(wú)源濾波器（請參閱圖1）存在一些缺點(diǎn)。根據濾波器所需的截止頻率，有時(shí)空間要求會(huì )相當大，而且電感器成本高昂。不過(guò)，無(wú)源濾波器的最大缺點(diǎn)是濾波器會(huì )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)生電壓的直流調節精度相當低。

圖1.開(kāi)關(guān)穩壓器輸出端的無(wú)源濾波器

人們常常使用線(xiàn)性穩壓器代替無(wú)源LC濾波器來(lái)清理開(kāi)關(guān)穩壓器產(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(zhù)，線(xiàn)性穩壓器的大部分輸入紋波會(huì )被阻擋，因此線(xiàn)性穩壓器的輸出紋波很少。此外，線(xiàn)性穩壓器的輸出電壓有自己的閉環(huán)回路，因此會(huì )進(jìn)行較好的精確調節。

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

圖2.在開(kāi)關(guān)穩壓器輸出端用作有源濾波器的線(xiàn)性穩壓器

使用線(xiàn)性穩壓器濾除開(kāi)關(guān)穩壓器產(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，并使用模數轉換器進(jìn)行數字化處理。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(xiàn)性穩壓器都能提供高PSRR和低干擾性能。特別是對于非常關(guān)鍵的應用，ADI公司提供了許多解決方案。不過(guò)，對于負電源電壓，只有幾種線(xiàn)性穩壓器適合此類(lèi)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(diǎn)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(kāi)關(guān)頻率為1 MHz的開(kāi)關(guān)穩壓器，LT3094線(xiàn)性穩壓器的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(xiàn)性穩壓器針對負電源電壓的電源電壓抑制比。

線(xiàn)性穩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(lèi)型產(chǎn)品有限，所以很難找到合適的部件。隨著(zhù)ADI公司推出全新的Power by Linear? LT3094，現在客戶(hù)也擁有噪聲非常低而PSRR極高的產(chǎn)品選項。

作者簡(jiǎn)介

Frederik Dostal曾就讀于德國紐倫堡埃爾蘭根大學(xué)微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)。他于2001年開(kāi)始工作，涉足電源管理業(yè)務(wù)，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(kāi)關(guān)模式電源。他于2009年加入ADI公司，并在慕尼黑A(yíng)DI公司擔任電源管理現場(chǎng)應用工程師。