线性稳压器具 2nV/√Hz 噪声和 120dB 电源抑制

图 16:改进的放大器提供差分输入和 80dB 增益
测量电源抑制的配置如图 17 所示。所测得的 LT3042 稳压器的电源抑制如图 18 所示。值得一提的是,该稳压器的电源抑制在 100Hz 时接近 120dB。在示波器上验证这个测量结果要求改进的放大器提供 80dB 增益。

图 17:测量电源抑制的配置。下方左边是驱动器电路板和 DUT,下方右边是放大器电路板。电源和信号源未显示。

图 18:LT3042 的电源抑制曲线显示,在接近 4MHz 频率时,性能 >70dB。
其他测量方法
还可用其他方法和设备进行电源抑制测量。锁定的放大器用基准信号在想要的频率上提供同步检测,以帮助测量小信号。网络分析仪还提供一个扫频振荡器,同时提供带通功能,以测量输入和输出幅度,并计算电路的抑制性能。这些方法提供有效的测量结果,但是人们仍然需要谨慎对待电路连接并验证测量结果。在示波器上检查输入和输出信号是必做之事,信号幅度和波形会指明,所测试的稳压器是否被驱动进入了压差状态,或者小信号响应是否已让位于大信号响应。
陷阱
与测量噪声类似,测量电源抑制时,也有一些陷阱可能导致人们误入歧途。对电路接地需要严加注意,使用星形接地方式很重要。测量电源抑制时所看到的某些影响,实际上似乎是反直觉的。
迄今为止,可靠的设计始终会在线性稳压器的输入端包括一些电容,以保持电源阻抗在整个频率范围内尽可能低。如果器件提供足够高的电源抑制,那么实际上有可能增大输出纹波。
考虑一个如图 19 所示的电路,其中 LT3042 对 LT8614 Silent Switcher® 稳压器进行后稳压。在 500kHz 开关频率上,LT8614 通过两三英寸长的铜质电路板走线,向 LT3042 输入端提供约 20mVP-P 纹波。在 LT8614 使用仅 22µF 的输出电容器时,线性稳压器的输出纹波仅为几 µVP-P。当 LT3042 输入端增加一个 4.7µF 电容器时,输出纹波增大到约 75µVP-P,如图 20 所示。应该提到的是,就这些照片而言,带宽限制在 20MHz,因为目的是显示开关频率上的纹波,而不是高频边沿尖峰。

图 19:用 LT3042 对 LT8614 Silent Switcher 稳压器进行后稳压。

(a) 在 LT3042 输入端无需任何电容器

(b) 在 LT3042 输入端有 4.7μF 电容器。
图 20:LT3042 对 LT8614 Silent Switcher 稳压器进行后稳压 。两张照片都是带宽受限的,以忽略高频尖峰。
增加输入电容是怎样降低稳压器电源抑制的? 答案与 LT3042 性能无关,而与电路板布局有关。LT3042 提供卓越和具备以电气方式抑制输入电源信号的能力。迄今为止,能否抑制这些信号一直是限制因素。现在,磁场成了罪魁祸首。
为了更好地理解这一点,图 21 所示原理图用一条绿色的实线突出显示了 DC-DC 转换器的一条 AC 电流通路。如果 LT3042 的输入端有电容,那么 AC 电流也流过绿色虚线显示的通路。LT3042 的输入在所关注的频率上呈现高阻抗特性,因此无 AC 电流流入 LT3042。

图 21:本原理图突出显示了 DC-DC 转换器的 AC 电流回路和一些易受磁耦合影响 (附录 B 的图 B1) 的通路。组合使用铁氧体珠、屏蔽以及调节物理距离的方法,以最大限度减小高频尖峰 (附录 B 的图 B2)。电路板结构来自附录 B 的图 B。
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