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LDO基础知识:噪声 – 第2部分

在我的上一篇博文LDO基础知识:噪声 –第1部分中,我探讨了如何减少输出噪声和控制压摆率,方法是为参考电压(CNR/SS)并联一个电容器。在本篇博文中,我将讨论降低输出噪声的另一种方法:使用

  在我的上一篇博文LDO基础知识:噪声 –
第1部分中,我评论了怎么削减输出噪声和操控压摆率,办法是为参阅电压(CNR/SS)并联一个电容器。在本篇博文中,我将评论下降输出噪声的另一种办法:运用前馈电容(CFF)。

  什么是前馈电容?

  前馈电容是一个可选的顶容器,与电阻分压器的上半部电阻并联,如图 1 所示。

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  图 1:运用前馈电容的NMOS低压差稳压器(LDO)

  与降噪电容(CNR/SS)类似,增加前馈电容具有多种作用。最主要的是降噪,还包含改进安稳性、负荷呼应和电源按捺比(PSRR)。(运用陈述“运用前馈电容的低压差稳压器的优缺点,”翔实评论了这些好处。)值得注意的是只要运用可调理LDO时才干运用前馈电容,因为此刻电阻网络在外部。

  降噪

  LDO进行调理时会运用差错扩大器,而差错扩大器会运用电阻网络(R1和R2)来进步参阅电压的增益,然后驱动FET的栅极,这与同相扩大器十分类似。参阅的直流电压将增加???倍。不过,考虑到差错扩大器的带宽,您还能够寄望于参阅电压某些沟通元件的扩大功用。

  经过为电阻分压器上半部分电阻并联电容器,您就针对特定频率规模引入了一个分流器。换言之,您使该频率规模内的沟通元件奉献于单位增益,此刻R1模仿短路的状况。(请紧记所用电容器的阻抗特点,以便确认该频率规模。)

  如图 2 所示,您能够看到运用不同CFF值时,TPS7A91的噪声下降作用。

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  图 2:TPS7A91噪声 vs. 频率和CFF值

  经过为电阻分压器上半部分电阻并联一个100nF电容器,可将噪声从9μVRMS降至4.9μVRMS.

  改进安稳性和瞬态呼应

  增加一个CFF还为LDO反应环路引入了零点(ZFF)和极点(PFF),它们的核算见等式 1 和 2:

  ZFF = 1 / (2 x π x R1 x CFF) (1)

  PFF = 1 / (2 x π x R1 // R2 x CFF) (2)

  在到达发生单位增益的频率之前就构成零点,能够改进相位裕度,如图 3 所示。

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  图 3:仅运用前馈补偿的典型LDO的增益/相位图

  您能够看到假如没有ZFF,单位增益的发生大约将提早约200kHz。经过增加零点,单位增益频率向右移动了一点(~300kHz),可是相位裕度也增加了。因为PFF坐落单位增益频率的右侧,所以它关于相位裕度的影响也最小。

  在改进LDO的负荷瞬态呼应后,将看到相位裕度的明显增加。在相位裕度增加后,LDO输出将削减振铃并更快速安稳。

  改进PSRR

  取决于零点和极点的设置,您还能够奇妙削减增益漂移。图 3
显现了零点对从100kHz开端的增益下降的影响。经过进步频段内的增益,您还将改进该频段的环路呼应。这会改进该特定频率规模的PSRR。参见图4。

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  图 4:TPS7A8300 PSRR vs. 频率和CFF值

  如图所示,增加CFF电容值,会将零点面向左边。催生较低频率规模内发生更佳的环路呼应和相应PSRR。

  当然,您有必要挑选CFF值和恰当增加零点ZFF和极点PFF,这样才不会形成不安稳。恪守上面这个数据表给出的CFF限值,即可避免不安稳状况的呈现。大电容值CFF会形成前述运用陈述介绍的其他问题。

  表 1 列出了有关CNR和CFF怎么影响噪声的经历规律。

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  表 1:CNR和CFF vs 频率

  定论

  正如本文论说的那样,增加一个前馈电容可降噪,改进安稳性、负荷呼应和PSRR。当然,您有必要细心挑选电容器才干保持安稳性。假如选用降噪电容器,沟通性能将取得大幅改进。这些是您需求紧记以便优化电源的几个办法。

  其他资源:

  · 具体阅览LDO基础知识博文。

  · 阅览运用攻略:具体检测LDO噪声。

  · 查阅低压差稳压器挑选攻略。

  · 阅览电子书LDO基础知识。

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