如何設計穩定的正負電壓軌為噪聲敏感型模擬組件供電?
發布時間:2012-12-15 責任編輯:Lynnjiao
【導讀】當今的一些高精密模擬係統需要低噪聲正負電壓軌來為精密模擬電路供電,這些電路包括模數轉換器 (ADC)、數模轉換器 (DAC)、雙極放大器等等。如何產生清潔、穩定的正負電壓軌為噪聲敏感型模擬組件供電是擺在我們麵前的一個設計挑戰。
通常的解決方案是使用一個產生正軌的正降壓或者升壓開關dianyuan,ranhoushiyongxianxingwenyaqijinxinghouqiwenya,yijianshaokaiguandianyuanxingchengdedianyawenbo。shiyongyigefanxiangkaiguandianyuanchanshengfugui。youyugaoyafudiyajiangwenyaqi (LDO) 的產品係列較少,因此我們一般使用一個離散式 LC 濾波器來減弱開關噪聲。盡管這種方法有效,但它要求設計人員花費時間來計算 LC 濾波器的精度和長期穩定性。
例如,圖 1 所示參考設計便使用了 TPS54x60,其顯示了一種更為簡單的清潔電壓軌生成方法。利用這種電路,通過一個開關轉換器來構建正負電壓軌。使用兩個高電源抑製比 (PSRR)/低噪聲 LDO 進行後期穩壓,以消除開關噪聲。LDO 的噪聲性能去除了對於 LC 輸出濾波器的需求。
要創建這種參考設計,需使用一個降-升壓結構的 +60V 開關轉換器來產生一個平衡的+/-輸出電壓。利用低噪聲、高 PSRR LDO(例如:TPS7A30 和 TPS7A49 等),對開關的正負電壓輸出進行後期穩壓。圖 2 中,–18V 軌的開關穩壓器電壓紋波為約 40mV,而 +18V 軌則為 20mV。通過使用 LDO 對 300 kHz 開關穩壓器的輸出進行後期穩壓,電壓紋波得到極大減弱。這裏,我們使用 60V 開關轉換器,因為接地引腳參考至 –18V 軌,並且最大 VIN為 30V。在這種配置中,開關轉換器必須承受的最大電壓為 48V。請為其寬輸入電壓、低輸出噪聲和高 PSRR 選擇 LDO。

圖1:參考示意圖

圖2:表明 LDO PSRR 性能的示波器屏幕截圖
在今天的醫療、測(ce)試(shi)測(ce)量(liang)以(yi)及(ji)工(gong)業(ye)控(kong)製(zhi)市(shi)場(chang)上(shang),隨(sui)著(zhe)數(shu)據(ju)轉(zhuan)換(huan)器(qi)分(fen)辨(bian)率(lv)的(de)提(ti)高(gao),或(huo)者(zhe)說(shuo)隨(sui)著(zhe)信(xin)號(hao)滿(man)量(liang)程(cheng)範(fan)圍(wei)的(de)減(jian)小(xiao),對(dui)於(yu)更(geng)高(gao)噪(zao)聲(sheng)性(xing)能(neng)的(de)需(xu)求(qiu)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)重(zhong)要(yao)。表(biao) 1 顯示了隨著數據轉換器分辨率的提高,1LSB 電壓階躍減小。或者,隨著滿量程電壓擺動量級的減小,1 LSB 電壓階躍減小。隨著 1 LSB 電壓值減小,電源產生的噪聲影響增加。電源產生的噪聲增加了信噪比 (SNR),從而降低了數據轉換器的有效分辨率。例如,由於電源產生的過度噪聲,一個 16 位數據轉換器會表現得像一個 14 位數據轉換器。具體應由設計工程師來決定如何進行噪聲和精確度之間的折中。
數據轉換器精確度
表 1:LSB 折中考慮
Bits 5V FSR / 1 LSB 10V FSR / 1 LSB
8 20mV 40mV
12 1.2mV 2.4mV
14 0.3mV 0.6mV
16 76uV 152uV
20 4.8uV 9.6uV
24 0.3uV 0.6uV
重新創建該設計的一種簡單方法是使用我們用過的相同評估板:TPS54060EVM-590用於開關電路;TPS7A30-49REVM-567 用於 LDO。
隻需將開關穩壓器評估板 (EVM) 連接至 LDO EVM 的輸入便可開始評估。如果這款解決方案不符合係統電壓要求,請下載該負載點 (POL) DC/DC 轉換器工具,對開關電路進行修改,以符合您的規範。如果 LDO 板要求不同的輸出電壓,請利用 LDO 產品說明書修改反饋電阻器,以計算理想輸出電壓要求的值。使用這種方法,可通過 12V 到 30V 的輸入電壓以及 +/−2.5V 到 +/−15V 範圍的輸出電壓,產生正負電壓軌。
如果需要一款更簡單的解決方案,產生極低噪聲的穩定正負電壓軌,為ADC、DAC、雙極放大器等供電,則請考慮使用圖 1 所示參考設計。請對可用的工具及應用支持進行評估,它們可以讓正負電壓電源的創建、pingguhexiugaibiandegengjiaqingsong。xianzai,nikeyikuaisudichuangjiandianyuanbufen,jianggengbaoguideshejishijianhuazaishujuzhuanhuandianlushangmian,taduiyuzaijingzhengzhongchayihuanindeyingyongzhiguanzhongyao。
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
- 芯科科技Tech Talks與藍牙亞洲大會聯動,線上線下賦能物聯網創新
- 冬季續航縮水怎麼辦?揭秘熱管理係統背後的芯片力量
- 從HDMI 2.1到UFS 5.0:SmartDV以領先IP矩陣夯實邊緣計算基石
- 小空間也能實現低噪供電!精密測量雙極性電源選型指南,覆蓋小功率到大電流全場景
- 直擊藍牙亞洲大會 2026:Nordic 九大核心場景演繹“萬物互聯”新體驗
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall




