如何產(chǎn)生低噪聲電壓

線性穩(wěn)壓器特別適合用來(lái)濾除開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的電壓。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器總會(huì)產(chǎn)生一定量的輸出電壓紋波。在許多處理非常小的信號(hào)的應(yīng)用中，這種紋波可能會(huì)造成干擾。通常使用無(wú)源組件來(lái)濾除開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的輸出電壓，但LC濾波器等無(wú)源濾波器（請(qǐng)參閱圖1）存在一些缺點(diǎn)。根據(jù)濾波器所需的截止頻率，有時(shí)空間要求會(huì)相當(dāng)大，而且電感器成本高昂。不過(guò)，無(wú)源濾波器的最大缺點(diǎn)是濾波器會(huì)增加一些損耗和隨工作電流變化的輸出電壓（如同圖1中的V_OUT）。因此，所產(chǎn)生電壓的直流調(diào)節(jié)精度相當(dāng)?shù)汀?br/>

圖1.開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器輸出端的無(wú)源濾波器

人們常常使用線性穩(wěn)壓器代替無(wú)源LC濾波器來(lái)清理開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的電壓。它們通常具有很高的電源電壓抑制比(PSRR)。這意味著，線性穩(wěn)壓器的大部分輸入紋波會(huì)被阻擋，因此線性穩(wěn)壓器的輸出紋波很少。此外，線性穩(wěn)壓器的輸出電壓有自己的閉環(huán)回路，因此會(huì)進(jìn)行較好的精確調(diào)節(jié)。

線性穩(wěn)壓器的另外一個(gè)重要規(guī)格也與無(wú)源LC濾波器有所不同，即其本征的由其內(nèi)部基準(zhǔn)電壓及內(nèi)部誤差放大器產(chǎn)生的噪聲。在要求低干擾（低噪聲）的應(yīng)用中，線性穩(wěn)壓器產(chǎn)生的本征干擾影響不容忽視。為此，可使用超低噪聲線性穩(wěn)壓器。

圖2.在開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器輸出端用作有源濾波器的線性穩(wěn)壓器

使用線性穩(wěn)壓器濾除開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的電壓的概念如圖2所示。此方案不僅適用于正電源電壓，也適用于負(fù)電源電壓。例如，以下典型應(yīng)用電路：必須能夠精確測(cè)量–5 V至+5 V之間的雙極性信號(hào)，并使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化處理。信號(hào)路徑的輸入級(jí)要求使用具有正負(fù)電源電壓的低噪聲雙極性電源。對(duì)于正電源電壓，市面上有許多線性穩(wěn)壓器都能提供高PSRR和低干擾性能。特別是對(duì)于非常關(guān)鍵的應(yīng)用，ADI公司提供了許多解決方案。不過(guò)，對(duì)于負(fù)電源電壓，只有幾種線性穩(wěn)壓器適合此類應(yīng)用。例如，新型LT3094可用于在極高的PSRR下濾除負(fù)電源電壓濾波，并具有極低的噪聲電平，這一點(diǎn)對(duì)于能夠敏銳響應(yīng)電源干擾的應(yīng)用十分重要。圖3顯示了LT3094在不同頻率下的PSRR。對(duì)于開(kāi)關(guān)頻率為1 MHz的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，LT3094線性穩(wěn)壓器的PSRR約為75 dB。LT3094在10 Hz到100 kHz之間的噪聲電平只有0.8 μV rms。

圖3.LT3094線性穩(wěn)壓器針對(duì)負(fù)電源電壓的電源電壓抑制比。

線性穩(wěn)壓器可以濾除正負(fù)電源輸出電壓的電源紋波。這種濾除對(duì)于負(fù)電源電壓范圍也很有用。由于適用于負(fù)電源電壓的低噪聲類型產(chǎn)品有限，所以很難找到合適的部件。隨著ADI公司推出全新的Power by Linear? LT3094，現(xiàn)在客戶也擁有噪聲非常低而PSRR極高的產(chǎn)品選項(xiàng)。

作者簡(jiǎn)介

Frederik Dostal曾就讀于德國(guó)紐倫堡埃爾蘭根大學(xué)微電子學(xué)專業(yè)。他于2001年開(kāi)始工作，涉足電源管理業(yè)務(wù)，曾擔(dān)任各種應(yīng)用工程師職位，并在亞利桑那州鳳凰城工作了4年，負(fù)責(zé)開(kāi)關(guān)模式電源。他于2009年加入ADI公司，并在慕尼黑ADI公司擔(dān)任電源管理現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師。