المصدر: EETOP TI المجتمع المؤلف: تكساس إنسترومنتس هارون باكستون

LDO الأساسيات: الضوضاء (1)

في LDO أساسيات بوين، ناقشت الجهد مضاعف باستخدام منظم المنخفضة للتسرب (LDO) التي تمت تصفيتها من قبل تبديل وضع الرصاص إمدادات الطاقة. ومع ذلك، هذه ليست هي الشيء للحصول على تنقية DC السلطة الاعتبار فقط. لأن LDO هو جهاز إلكتروني، والتي سوف نفسها توليد كمية معينة من الضوضاء. LDO اختيار انخفاض مستوى الضجيج واتخاذ خطوات للحد من الضوضاء الداخلي، تدابير تشكل جزءا لا يتجزأ قد يتم تشكيلها دون المساس أداء النظام القضبان العرض تطهير.

الضوضاء الاعتراف

يشمل LDO يفضل أن لا AC الجهد عنصر السكك الحديدية. LDO العيب هو أن الجسم سوف تولد نفس الضوضاء والأجهزة الإلكترونية الأخرى. الشكل (1) يبين أن يظهر الضوضاء في نطاق الوقت.

الشكل 1: الضجيج الناتج السلطة لقطات الضوضاء

تحليل في المجال الزمني أمر صعب. لذلك، هناك طريقتان رئيسيتان للضوضاء الاختبار: عبر كامل، وكقيمة متكاملة. يمكنك استخدام أدوات تحليل الطيف لتحديد مختلف مكونات الناتج AC خطوط LDO. (تقرير تطبيق "كيفية قياس الضوضاء LDO،" يدخل ثروة من المعرفة من قياس الضوضاء.) الشكل 2 مؤامرات الضجيج الناتج 1A من انخفاض الضوضاء LDO TPS7A91.

FIG 2: TPS7A91 الكثافة الطيفية الضوضاء مقابل التردد وVOUT

وكما ترون من مختلف منحنيات كما الضجيج الناتج (في الجذر هيرتز ممثلة) تتركز في الطرف الأدنى من الطيف. معظم الضجيج يأتي من الجهد الداخلي المرجعية، وخطأ مكبر للصوت FET والمفرق المقاوم.

التحليل عبر كامل من الضجيج الناتج، والضوضاء يمكن أن تساعدنا في تحديد نطاق منحنى ضجيج الفائدة. على سبيل المثال، تطبيقات الصوت المصممين قلقة للغاية حول الأذن البشرية تستطيع أن تسمع ترددات (20HZ إلى 20kHz)، والضوضاء امدادات الطاقة قد يسبب انخفاض في جودة الصوت.

عند إجراء مقارنة بين جهاز أبل، وعادة ما تقدم جدول البيانات حسب قيمة الضوضاء واحدة ومتكاملة. الضجيج هو عادة الانتاج المتكاملة الضوضاء 10HZ إلى إلى 100kHz، وأعرب في microvolts التربيعي (VRMS). (مصنعين أيضا الضجيج من 100HZ إلى إلى 100kHz المتكاملة أو النطاق الترددي المخصص متكاملة من الضوضاء. صناعيا على أساس مدى التردد المحدد، ضوضاء مزعجة لمساعدة قناع الخصائص، لذلك، بالإضافة إلى التحقق من قيمة متكاملة منحنى الضجيج هو المهم.) يبين الشكل 2 قيمة الضوضاء متكاملة المقابلة لكل منحنى. سلسلة تكساس إنسترومنتس LDO القيم الضوضاء التوريد المتكاملة منخفضة تصل إلى 3.8VRMS.

للحد من الضوضاء

وبالإضافة إلى نوعية حدد LDO منخفضة الضوضاء، يمكنك استخدام العديد من التقنيات لضمان LDO لديه أدنى خصائص الضوضاء. وتشمل هذه التقنيات استخدام الحد من الضوضاء ومكثف feedforward. وسوف استكشاف استخدام مكثف التغذية إلى الأمام قبل بلوق وظيفة القادمة.

مكثف الحد من الضوضاء

العديد من TI لديه سلسلة LDO منخفضة الضوضاء مخصصة باسم "NR / SS" دبابيس مخصصة، كما هو مبين في الشكل.

الشكل (3): دبوس NMOS LDO NR / SS

دبوس وظيفتين: يتم استخدامه للضجيج مرشح من الجهد المرجعية الداخلية، والحد من عملية انطلاق تمكين أو بذبح LDO معدل.

إضافة مكثف واحد إلى دبوس (CNR / SS)، وتشكل عامل تصفية RC جود مقاومة داخلية، ويسهم في الجهد إشارة الناتجة عن الضوضاء غير المرغوب فيها التوازي. منذ الجهد المرجعي هو المصدر الرئيسي للضجيج، لا يمكن للقطع الزيادات تردد السعة دفع الجانب الأيسر من مرشح المنخفضة للمرور. 4 يبين الشكل نتائج تأثير الضوضاء على انتاج مكثف.

FIG 4: TPS7A91 الطيفي الضوضاء تردد كثافة مقابل وCNR / SS

4، وأعلى القيم CNR / SS تنتج الضوضاء أفضل. بعد الوصول إلى نقطة معينة، زيادة قيمة السعة لم يعد الممكنة للحد من الضوضاء. الضوضاء المتبقية من الخطأ مكبر للصوت FET وما شابه ذلك.

تشكيل مكثف المقاومة السعة يزيد أيضا من بدء فترة تأخير، والذي يؤدي ارتفاع انتاج التيار الكهربائي بمعدل أقل. عند وقوع الحمل الناتج أو مكثف ذات قدرة كبيرة، سيكون من المفيد للحد من تيار البدء.

المعادلة 1 ابتداء الحالي يساوي:

للحد من تيار البدء، يجب تقليل السعة الانتاج أو خفض معدل عدد كبير. لحسن الحظ، فإن لجنة المصالحة الوطنية / SS تمكين هذا الأخير، كما هو مبين في الشكل. 5 TPS7A85.

FIG 5: TPS7A85 بدء مقابل CNR / SS

كما ترون، وزيادة القيم CNR / SS يستغرق وقتا أطول لبدء، الذروة ابتداء من الوضع الحالي وسيتم منع سببا محتملا القيمة الحالية تصل إلى الحد من الحدوث.

ملخص

منخفضة الضوضاء السلطة LDO DC أمر بالغ الأهمية لضمان تنقية. LDO والاستخدام الرشيد للاختيار خصائص منخفضة الضوضاء لا يمكن تجاهلها، وذلك لحماية قدر الناتج تنقية ممكن. استخدام NR / SS مكثف ميزتان: انها تساعدك على التحكم في معدل عدد كبير وتصفية الضوضاء إشارة. لمعرفة المزيد عن رؤى LDO، انظر قاعدة بلوق LDO أخرى في هذه السلسلة.

أساسيات LDO: الضوضاء (2)

الضوضاء - الجزء 1، ناقشت كيفية الحد من الضوضاء والتحكم في معدل الناتج العدد الكبير هو الجهد المرجعية (CNR / SS) مكثف بالتوازي. في هذا المنصب، وسوف نناقش طريقة أخرى للحد من الضجيج الناتج: مكثف feedforward (CFF) قبل الاستخدام.

ما هو مكثف التغذية إلى الأمام؟

وهو اختياري feedforward مكثف حاوية أعلى، والنصف العلوي من المقاوم بالتوازي مع المفرق مقاوم، كما هو مبين في الشكل.

الشكل 1: مكثف feedforward NMOS انخفاض التسرب المنظم (LDO)

الحد من الضوضاء مكثف (CNR / SS) وبالمثل، فإن مكثف وجود عدد وافر من العلف قبل أن يضيف تأثير. والحد من الضوضاء الرئيسي هو مزيد من تحسين الاستقرار تضم، في استجابة للتحميل وامدادات الطاقة نسبة الرفض (PSRR). ( "Feedforward مكثف عيوب التسرب منخفضة الجهد المنظم قبل الاستخدام،" تفصيل تقرير تطبيق مناقشة هذه الفوائد.) ويلاحظ أن مكثف feedforward مسبق باستخدام استخدامها فقط عندما يمكن تعديل LDO، لأن شبكة المقاوم الخارجية.

للحد من الضوضاء

ويمكن تعديل باستخدام مكبر للصوت الخطأ LDO والخطأ مكبر للصوت استخدامات شبكة المقاوم (R1 و R2) لزيادة الربح من الجهد إشارة إلى محرك بوابة FET، وهي تشبه الى حد بعيد مكبر للصوت قلب غير. سوف إشارة DC الجهد زيادة؟ ؟ ؟ مرات. ومع ذلك، مع الأخذ بعين الاعتبار عرض النطاق الترددي من مكبر للصوت الخطأ، يمكنك أيضا الاعتماد على بعض AC إشارة الجهد عناصر وظيفة التضخيم.

خلال النصف العلوي من المقاوم المفرق المقاوم تحويلة مكثف، كنت أعرض تحويلة لمجموعة تردد معين. وبعبارة أخرى، هل هي مكونات AC ضمن نطاق الترددات التي تسهم في تحقيق مكاسب وحدة وطنية، ثم R1 محاكاة ماس كهربائى. (نضع في اعتبارنا أن خصائص مقاومة للمكثف تستخدم لتحديد ما إذا كان النطاق الترددي.) كما هو موضح في الشكل 2، يمكنك أن ترى أن استخدام قيم مختلفة CFF، TPS7A91 تأثير انخفاض الضوضاء.

FIG 2: TPS7A91 القيم تردد مقابل الضجيج وCFF

نصف مكثف 100nF من خلال المقاوم بالتوازي مع مقسم المقاوم، والضوضاء يمكن أن تخفض من 9VRMS 4.9VRMS.

تحسين الاستقرار والاستجابة العابرة

إضافة يدخل CFF أيضا صفر (ZFF) وأعمدة (PFF) هو رد الفعل LDO، يتم حسابها، انظر المعادلات 1 و 2:

ZFF = 1 / (2 س س R1 CFF) (1)

PFF = 1 / (2 س R1 R2 // س CFF) (2)

قبل الوصول إلى تردد كسب الوحدة من نقطة الصفر تتشكل، ويمكن تحسين هامش المرحلة، كما هو مبين في الشكل.

الربح / مرحلة الرسم من LDO نموذجي باستخدام التعويض إلى الأمام فقط تغذية: الشكل (3)

يمكنك أن ترى أنه إذا كان هناك أي ZFF، سيعقد في وقت مبكر عن مكاسب حدة حول 200KHZ. بإضافة الصفر، والتحركات الوحدة مكسب التردد إلى اليمين قليلا (~ 300kHz)، ولكن زيادة هامش المرحلة. منذ PFF يقع إلى اليمين من وتيرة وحدة الكسب، بحيث هامش المرحلة من أثر هو الحد الأدنى.

في تحسين تحميل استجابة عابرة LDO سترى بهامش كبير الزيادة المرحلة. بعد زيادة هامش المرحلة، خرج LDO وانخفاض رنين أكثر سرعة ومستقر.

تحسين PSRR

اعتمادا على قطب والإعداد الصفر، يمكنك أيضا كسب عبقري لحد من الانجراف. 3 يبين الشكل تأثير صفر على الربح من بداية تراجع إلى 100kHz. عن طريق زيادة الربح في الفرقة، وسوف أيضا تحسين استجابة حلقة من الفرقة. سيؤدي ذلك إلى تحسين مدى التردد PSRR محددة. انظر الشكل 4.

FIG 4: TPS7A8300 PSRR القيم تردد مقابل وCFF

كما هو مبين، وقيمة السعة يزيد CFF، وسيتم دفع صفر إلى اليسار. العائد الميلاد PSRR أفضل استجابة حلقة وانخفاض مدى التردد المقابلة.

بالطبع، يجب عليك تحديد قيمة CFF المناسبة وإضافة الأصفار وأعمدة ZFF PFF، حتى لا يسبب عدم استقرار. CFF ليتوافق مع حدود أعلاه الواردة في ورقة البيانات هذه، يمكن الوقاية من كونها الوضع غير المستقر. CFF القيم السعة الكبيرة يمكن أن يسبب مشاكل أخرى وصفها في التقرير الطلب السابق.

الجدول 1 قوائم قواعد الإبهام حول كيفية CNR وCFF الضوضاء.

الجدول 1: لجنة المصالحة الوطنية وCFF مقابل التردد

استنتاج

كما نوقشت هنا، ويمكن إضافة مكثف الحد من الضوضاء التغذية إلى الأمام، وتحسين الاستقرار، وردا على PSRR الحمل. بالطبع، يجب تحديد بعناية مكثف للحفاظ على الاستقرار. إذا مكثف الحد من الضوضاء، وأداء AC تحسن إلى حد كبير. تحتاج إلى أن نضع في اعتبارنا هذه هي بعض الطرق لامدادات الطاقة الأمثل.

انقر هنا لقراءة المجتمع TI الأصلي لرؤية المزيد من المحتوى