NESA480 October   2025 TPS7A56 , TPS7A57 , TPS7A94 , TPS7A96

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   註冊商標
  4. 1LDO 雜訊及雜訊量測簡介
    1. 1.1 LDO 雜訊和 LDO 雜訊表示方法
    2. 1.2 使用頻譜分析器量測 LDO 雜訊
  5. 2測量超低雜訊 LDO(雜訊放大器要求)的解決方案
    1. 2.1 估計放大器的最大雜訊
    2. 2.2 估計放大器所需增益
    3. 2.3 選擇放大器電路回饋電阻器值
    4. 2.4 放大器輸入/輸出 DC 阻斷濾波器
    5. 2.5 驗證設計的放大器性能
  6. 3結論
  7. 4參考資料

估計放大器的最大雜訊

放大器設計的起點是 LDO(即 DUT)的輸出雜訊。矽製程技術的最新進展使德州儀器能夠提供超低雜訊 LDO。可透過檢查此類 LDO 的雜訊位準來識別頻譜雜訊密度在 1kHz 時為 1.3–1.1nV/Hz,在 10kHz 時為 1nV/Hz(或更低)。這些雜訊位準可與目前性能最佳的運算放大器 (op-amp) 裝置提供的雜訊位準相當。從這些位準倒推(使用先前討論的 10dB 裕度),需要在 1kHz 和 10kHz 處輸入參考雜訊位準分別為 ≅350pV/Hz 和 250pV/Hz 的放大器(根據裕度為 10dB)。這些雜訊位準等於電晶體的雜訊位準(未考量所需的 BW 測量,一般 LDO 為 10Hz 至 10MHz)。

幸好,如參考資料 [3] 部分中所述,透過堆疊並聯運算放大器級即可實現類似且可能更低的雜訊位準。因此,選擇具最低雜訊的運算放大器,分別可達到較低的等效輸入電壓 (EIVN) 與等效輸入電流雜訊 (EICN)。所選運算放大器必須具備足夠寬的 BW,以適應雜訊量測 BW 所需的增益。

德州儀器提供大量低雜訊運算放大器。此設計需要最低的雜訊量和最廣泛的 BW,以符合設計的要求。因此,在 1kHz 時雜訊位準為 700pV/Hz 至 950pV/Hz 的運算放大器是不錯的潛在選擇。放大器設計的另一個必要功能是運算放大器在 1kHz 時必須具有極低的 1/f 雜訊位準。

使用並聯運算放大器技術(在參考資料 [3] 部分中討論)和雜訊約為 800pV/Hz 的運算放大器會產生大約十個並聯級,如方程式 2中所示:

方程式 2. N u m b e r   o f   s t a g e s   ( N )   =   800 p V H z 250 p V H z 2 =   10 . 24

模擬與原型設計的結果發現,十個級別在寄生元件與元件公差方面,皆可維持超過 10dB 的裕度,且不會使放大器的電路設計變得顯著複雜。