线性稳压器具 2nV/√Hz 噪声和 120dB 电源抑制

AC 电流产生磁场,该磁场将在附近的其他回路中引起电流,在变压器中,绕组以同样的方式耦合。在图 21 中,两个所关注的回路用蓝色和红色显示。蓝色回路由 CSET 和 RSET 形成,在误差放大器输入端产生纹波。由于 LT3042 的单位增益架构,这个纹波被一直传送到输出端。红色回路由输出电容器和回看进稳压器的阻抗 (以及附近的负载组件) 直接在稳压器输出端产生纹波。

与直觉相反,去掉 LT3042 输入端的电容会降低输出纹波。考虑到这不是信号的电馈通,而是磁场耦合,所以人们在设计电路板时,必须考虑距离、屏蔽和回路方向。场强与距离和回路面积有关,最大限度减小回路面积 (不是靠采用输入电容器) 和最大限度延长距离 (仅通过使用 DC-DC 转换器输出电容) 限制了加到敏感回路上的电流。

这表明,之前决定在信号驱动器电路板的输出端或稳压器输入端不使用电容器是明智的。如果在稳压器输入使用电容器,就增加了一个回路,从而会产生磁场,该磁场耦合进输出并导致错误的测量结果。稳压器电源抑制看起来会比实际情况差得多。

使用开关稳压器时遇到的另一个问题是,不仅要去掉开关频率纹波,还要去掉与开关边沿有关的尖峰。有些电路的开关边沿仅在几纳秒时间内就过渡完毕,从而产生数百 MHz 频率分量。这些频率无法用简单的线性稳压器消除。走线电容和磁耦合等寄生效应使得这些尖峰难以降低。请参阅凌力尔特《应用指南 101》(Application Note 101)“Minimizing Switching Regulator Residue in Linear Regulator Outputs”(最大限度降低开关稳压器信号在线性稳压器输出中的残留),以及附录 B “控制高频开关尖峰”,以获得进一步的信息。

结论

LT3042 等线性稳压器具备很高的性能,为敏感系统提供了噪声极低的电源轨。验证这类器件的 DC 性能通常不是很棘手的任务。而在性能如此之高的情况下,诸如噪声、电源抑制等关键参数不那么容易测量。就连测量电路、连接、电路板布局和设备中最不引人注意的细节都要格外注意。一度可能被忽视的微小误差 (与待测信号相比) 现在却成了一阶误差项。能够提供高 PSRR 性能表明,信号不是通过器件本身而是通过磁耦合发送的。必须检查每一个细节,以确保测量保真度,提供可靠的结果。

参考资料

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