在射頻(RF)技術、計量學等諸多領域的應用場景中，都需要極低噪聲的電源電壓。本文將闡釋并對比傳統設計方法與一種創新的高集成度設計方案，致力于為敏感的負載提供超低噪聲電源。新技術不僅帶來了更緊湊的設計，使用起來也更加便捷。

射頻技術等應用需要噪聲極低的電源電壓。諸如鎖相環(PLL)、壓控振蕩器(VCO)和高分辨率模數轉換器(ADC)等易受干擾的電路，都需要低噪聲的供電。電源線路上的任何干擾都可能會影響應用中的信號。為了產生極為干凈的電源電壓，通常會采用如圖1所示的電源鏈路。

圖1. 由高效開關穩壓器和下游線性穩壓器組成的電壓轉換器。

開關穩壓器將高電源電壓（如24 V）轉換為較低的電壓（如 3.5 V）。然后，這種低電壓可用于為超低噪聲線性穩壓器供電，在輸出端產生噪聲極低的3.3 V電壓。線性穩壓器自身的噪聲水平極低，其均方根噪聲值處于0.8 μV區間內，并具有高達76 dB的電源電壓抑制比(PSRR)（在1 MHz頻率下測得）。這種設置可減少由開關穩壓器產生的電壓紋波。圖1中的設計展示了一種用于產生超低噪聲電壓的典型解決方案。

優化的可能性

多級分立設計方案實現起來不太容易。開關穩壓器的實施離不開經過精心優化的印刷電路板(PCB)布局。否則，開關穩壓器的快速開關瞬變會作為額外的干擾耦合到輸出電壓中。為了避免這種情況，有必要將線性穩壓器布置到距離開關穩壓器足夠遠的位置，但這會造成電源設計占用大量空間。在這類應用中，試圖集成開關穩壓器電路和線性穩壓器的嘗試往往以失敗收場，原因在于開關過程中的噪聲會耦合至最終的輸出電壓。不過，此問題已有行之有效的解決方案。

圖2. 高度集成的μModule穩壓器，用于在盡可能小的空間內產生噪聲最小的電壓。

解決方案

對于噪聲敏感型應用，可以通過適當的設計來集成開關穩壓器和線性穩壓器。LTM8080是ADI μModule系列中的一款產品中，在開關穩壓器部分和集成的線性穩壓器部分之間提供了內部電磁屏蔽。這種內置屏蔽層能夠吸收由開關穩壓器部分快速切換的電流所產生的電磁干擾。因此，借助超緊湊的設計就能獲得干凈且精確調節的電源電壓。LTM8080可以同時產生兩個不同的電壓，并且采用尺寸為9 mm × 6.25 mm的封裝。其中包含了開關穩壓器（包括電感器）和兩個超低噪聲的線性穩壓器。

關于LDO 線性穩壓器 LT3042

LTM8080 是一款 40VIN, 雙 500mA 或單 1A 超低噪聲超高 PSRR μModule 穩壓器。LTM8080 具有級聯架構，其中包含一個 40VIN 降壓型 Silent Switcher 穩壓器，該穩壓器具有雙高性能低壓降線性穩壓器所需的集成式 EMI 降噪功能。雙 LDO 采用 ADI’ 的超低噪聲和超高 PSRR 架構，為噪聲敏感型應用供電。LTM8080 是一款包含 Switcher 和 LDO 的集成式解決方案，這有兩個優點，既可以保持小尺寸，也可以顯著降低 PCB 布局敏感性。

此封裝包括控制器、電源開關、電感器和配套組件。此外，LTM8080 還有內置電壓跟蹤功能，此功能可自動將 VBUS 設置為 2.5V 的標稱值或比 VOUT1 高 1V 的值（以較高者為準），從而實現出色的噪聲性能并使功耗最小化。

LTM8080 封裝在耐熱性能增強型緊湊式 (9mm × 6.25mm × 3.32mm) 超模壓球柵陣列 (BGA) 封裝中，這種封裝適合通過標準表面貼裝設備進行自動裝配，并且符合 RoHS。

應用

RF 電源：PLL、VCO、混頻器、LNA

極低噪聲儀器儀表

高速/高精度數據轉換器

醫療應用：成像、診斷

圖3顯示了不同輸出電流的噪聲密度。LTM8080能夠實現均方根(rms)噪聲水平低于1 μV rms（在10 Hz至100 kHz之間）。相比之下， 未經電壓調節的鋰離子電池電壓的典型值為2.7 μV rms（在10 Hz至 100 kHz之間）。因此，圖2中所示的電壓轉換器產生的噪聲比電池電壓產生的噪聲要小。

圖3. 不同輸出電流的噪聲密度。

此外，采用這種解決方案時，電路設計極為簡單，無需深入了解開關穩壓器的設計和所需的PCB布局。μModule穩壓器巧妙的設計實現了超低噪聲的供電，不僅集成度高，而且尺寸極為緊湊。