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RC滤波器与外部晶体管驱动器拒绝LDO噪声的技术处置方案

来源:analog 发布时间:2023-08-03

摘要: 单晶体管降低LDO噪声46dB

一个简单的RC滤波器与外部晶体管驱动器拒绝LDO噪声。噪声密度与频率的关系图显示,该滤波器抑制LDO噪声超过46dB,噪声底限为7nV/√赫兹

在许多为电子系统提供电压调节的低差(LDO)稳压器中,有些是专门为低噪声而设计的。例如,图1中的稳压器实现的RMS噪声电压约为115µV。然而,一些超低噪声应用,如仪器和高质量音频,需要更低的噪声。为了满足这一要求,图1电路包括一个外部晶体管和简单的低通RC滤波器。它们共同将电源噪声降低了46dB以上,并实现了7nV/√的本底噪声赫兹


图1所示、一个简单的RC滤波器与外部晶体管驱动器拒绝LDO噪声

RC滤波器和晶体管插入到稳压器的反馈回路中。稳压器的输出电压(3.3V)由R1-R2分压器采样,并反馈到U1在引脚6的内部误差放大器。误差放大器将该电压与其内部参考电压进行比较,并使输出在保持电压调节的方向上驱动Q1。U1的输出有噪声,但噪声被R和C过滤,在Q1的基极产生一个非常安静的电压。其结果是一个极低噪声的3.3V输出。

R1和R2值是使用MAX1857数据表中的公式计算的:

R1 = r2 [(v (out)/ 1.25v)-1]

由R和C组成的低通滤波器设定拐角频率:

f(C) = 1/2π钢筋混凝土

在拐角频率以上,低通滤波器抑制噪声,每10年约20dB,直至噪声底。通过将转角频率设置得非常低,可以抑制低频和高频噪声,但是转角频率过低也会减慢调节器的响应时间。因此,由于负载瞬态的响应时间比原始LDO慢得多,因此图1电路非常适合无瞬态的稳定直流负载。任何能量高于拐角频率的暂态负载都会在稳压器输出端产生暂态电压。大输出电容(C(OUT))有助于抑制负载瞬变引起的噪声。

Q1可以是任何npn双极晶体管。高增益晶体管是首选,因为它降低了基极电流,从而允许更大的R和更小的c。所示的Q1是中央半导体公司的CXTA14达灵顿晶体管。达灵顿晶体管提供高增益,但也有更高的V(BE)电压,这增加了输入输出电压差。你应该选择具有高早期电压的晶体管,它能在输入端抑制源噪声。

噪声密度与频率的关系图(图2)显示了测量仪器的本底噪声(底部轨迹)和图1带和不带RC滤波器的输出。滤波器就位后,本底噪声约为7nV/√赫兹200hz -降噪超过46dB。


图2、如图1中噪声密度与频率的关系图所示,图1中的简单RC滤波器抑制LDO噪声的幅度超过46dB,并实现了7nV/√的本底噪声赫兹

2005年4月14日,《电子设计》杂志发表了一个类似版本的设计理念。



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