帶有外部晶體管驅動器的簡單RC濾波器可抑制LDO噪聲。噪聲密度與頻率的關系圖顯示,濾波器抑制LDO噪聲超過46dB,并實現了7nV/√Hz的本底噪聲。
在為電子系統提供電壓調節的眾多低壓差(LDO)穩壓器中,有些是專門為低噪聲而設計的。例如,圖1中的穩壓器可實現約115μV的RMS噪聲電壓。然而,一些超低噪聲應用(如儀器儀表和高質量音頻)需要更低的噪聲。為了滿足這一要求,圖1電路包括一個外部晶體管和簡單的低通RC濾波器。它們共同將電源噪聲降低了46dB以上,并實現了7nV/√Hz的本底噪聲。
圖1.帶有外部晶體管驅動器的簡單RC濾波器可抑制LDO噪聲。
RC濾波器和晶體管插入穩壓器的反饋回路中。穩壓器的輸出電壓(3.3V)由R1-R2分壓器采樣,并反饋至引腳1處的U6內部誤差放大器。誤差放大器將該電壓與其內部基準電壓進行比較,并使輸出沿保持電壓調節的方向驅動Q1。U1的輸出是噪聲的,但噪聲被R和C濾波,在Q1的基極產生非常安靜的電壓。其結果是噪聲極低的3.3V輸出。
R1和R2值采用MAX1857數據資料中的公式計算:
R1 = R2[(V外/1.25V) ? 1]
由R和C組成的低通濾波器設置轉折頻率:
fC= 1/2πRC
在轉折頻率以上,低通濾波器以每十倍頻程約20dB的速度抑制噪聲直至本底噪聲。通過將轉折頻率設置得非常低,可以抑制低頻和高頻噪聲,但低轉折頻率也會減慢穩壓器的響應時間。因此,由于負載瞬變的響應時間比原始LDO慢得多,因此圖1電路非常適合無瞬變的穩定直流負載。任何能量高于轉折頻率的負載瞬變都會在穩壓器的輸出端產生瞬態電壓。一個大輸出電容(C外)有助于抑制負載瞬變引起的噪聲。
Q1可以是任何NPN雙極晶體管。高增益晶體管是首選,因為它降低了基極電流,從而允許更大的R和更小的C。所示的Q1是中央半導體公司的CXTA14達林頓晶體管,達林頓晶體管提供高增益,但也具有更高的V是電壓,這會增加輸入至輸出電壓差。您應該選擇具有高早期電壓的晶體管,它可以抑制輸入端的源噪聲。
噪聲密度與頻率的關系圖(圖2)顯示了測量儀器的本底噪聲(底部跡線)和圖1的輸出,有和沒有RC濾波器。安裝濾波器后,7Hz時的本底噪聲約為200nV/√Hz,降噪超過46dB。
圖2.如噪聲密度與頻率的關系圖所示,圖1中的簡單RC濾波器抑制LDO噪聲超過46dB,并實現了7nV/√Hz的本底噪聲。
審核編輯:郭婷
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