電源“芯”趨勢(shì) | 帶您走進(jìn)低噪聲和高精度
發(fā)布時(shí)間:2021-04-13 來源:TI 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】在我們的日常工作中,電源管理對(duì)實(shí)現(xiàn)電子元件的進(jìn)一步集成至關(guān)重要。數(shù)十年來,TI 致力于開發(fā)新的工藝、封裝和電路設(shè)計(jì)先進(jìn)技術(shù),從而為您的設(shè)計(jì)提供出色的電源器件。
無論您是需要提高功率密度、延長(zhǎng)電池壽命、減少電磁干擾、保持電源和信號(hào)完整性,還是維持在高電壓下的安全性,我們都致力于幫您解決電源管理方面的挑戰(zhàn)。德州儀器 ( TI ) 是與您攜手推動(dòng)電源進(jìn)一步發(fā)展的合作伙伴。
本文將講解如何實(shí)現(xiàn)低噪聲和高精度:增強(qiáng)電源和信號(hào)完整性,以提高系統(tǒng)級(jí)保護(hù)和精度。
要實(shí)現(xiàn)精密信號(hào)鏈,低噪聲 LDO 穩(wěn)壓器和開關(guān)轉(zhuǎn)換器、精密的監(jiān)控和可靠的保護(hù)是必不可少的。對(duì)于電動(dòng)汽車電池監(jiān)測(cè)、測(cè)試和測(cè)量以及醫(yī)療等應(yīng)用,TI 使用專用的電源處理技術(shù)以及先進(jìn)的電路和測(cè)試技術(shù),可提高精度、更大限度地減少失真,并降低線性和開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的噪聲。
TI 低噪聲和高精度技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
● 減少 IC 誤差源
● 系統(tǒng)噪聲消減
減少 IC 誤差源
(1)利用 TI 高度優(yōu)化的低噪聲互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 (CMOS) 工藝來減少工藝的非理想因素
(2)利用先進(jìn)的電路和測(cè)試技術(shù)來降低工藝非理想因素的影響
圖 1. 噪聲與頻率曲線圖
(3)采用了陶瓷封裝和電路板應(yīng)力管理等先進(jìn)技術(shù)
圖 2. 調(diào)節(jié)器件和電路板應(yīng)力
系統(tǒng)噪聲消減
(1)技術(shù)的進(jìn)步支持通過高電源抑制比 (PSRR) 低壓降穩(wěn)壓器 (LDO) 和片上濾波實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)級(jí)抗干擾和抗噪性能
圖 3. 高 PSRR 可實(shí)現(xiàn)更好的濾波
和更低的輸出噪聲
如何降低 LDO 噪聲?
LDO 中的主要噪聲源來自帶隙基準(zhǔn)源,可使用兩種方法來降低 LDO 中的噪聲。下面內(nèi)容詳細(xì)說明了這兩種方法。
降低噪聲的一種方法是降低 LDO 帶寬,這可以通過降低 LDO 內(nèi)部誤差放大器的帶寬來實(shí)現(xiàn)。但是,如果我們降低誤差放大器的帶寬,則會(huì)降低 LDO 瞬態(tài)響應(yīng)速度。
另一種方法是使用低通濾波器 (LPF)。我們知道,LDO 噪聲的最主要來源是內(nèi)部的帶隙基準(zhǔn)源。因此,我們可在帶隙輸出和誤差放大器輸入之間插入一個(gè) LPF,從而在誤差放大器將帶隙噪聲放大之前將其降低。通常,該 LPF由一個(gè)內(nèi)部大電阻器和一個(gè)外部電容器組成。此濾波器的截止頻率設(shè)置得越低越好,從而濾除幾乎所有的帶隙噪聲。
這里始終有一個(gè)問題:為什么占用大部分芯片面積的大功率導(dǎo)通元件(主要是 FET)不是主要噪聲源?答案是沒有增益。作為主要噪聲源的帶隙基準(zhǔn)源連接至誤差放大器的輸入端,因此會(huì)被誤差放大器的增益放大。我們知道,要研究輸出噪聲,首先要了解運(yùn)算放大器輸入的每個(gè)噪聲影響因素;所以,要研究導(dǎo)通 FET 的噪聲,需要先找到噪聲的影響因素,即導(dǎo)通 FET 和誤差放大器輸入之間的開環(huán)增益。開環(huán)增益非常大,因此,導(dǎo)通 FET 的其他噪聲影響因素通常可以忽略不計(jì)。
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