ZHCY199 November   2023

 

  1.   1
  2.   概述
  3.   内容概览
  4.   噪声和 ADC
  5.   定义电源架构中的噪声和精度
  6.   在低噪声和低功耗电压基准方面的创新
  7.   在超低噪声电压基准方面的创新
  8.   通过简化的电源架构提高噪声和热性能
  9.   LDO 电源轨实现高电流低噪声
  10.   在精密电池监测方面的创新
  11.   结论
  12.   其他资源

通过简化的电源架构提高噪声和热性能

为时钟、数据转换器或放大器供电的传统设置是使用直流/直流转换器(或模块),然后是使用 LDO,之后是使用铁氧体磁珠滤波器,如图 9 所示。这种设计方法更大限度减少了电源噪声和纹波,并在负载电流低于 2A 左右时保持良好的性能。然而,随着负载增加,LDO 中的功率损耗会引发效率和热管理问题,例如,后置稳压 LDO 在典型的模拟前端应用中会增加 1.5W 的功率损耗。

GUID-20231009-SS0I-W8SZ-22MD-RRZKC3M0RK6W-low.svg 图 9 使用直流/直流转换器、LDO 和铁氧体磁珠滤波器的典型低噪声架构。

典型电源架构中 LDO 的优势是提供精确的电压轨,同时通过高 PSRR 降低高频噪声区域中的开关噪声。使用 LDO 的代价是热量和功耗增加。既能确保低噪声又不会增加功率损耗的一种有效方法是,使用低噪声直流/直流降压转换器代替设计中的 LDO,如图 10 中所示。这种无 LDO 的设计可降低功耗并改善散热效果,同时实现低噪声。

GUID-20231009-SS0I-V03Q-JKGX-J250THBFVVQV-low.svg 图 10 使用低噪声降压转换器(无 LDO)。

TPS62912TPS62913 系列的低噪声降压转换器,以及 TPSM82912TPSM82913 模块使用降噪/软启动引脚连接电容器,使用集成的 Rf 和外部连接的 CNR/SS 组成一个低通电阻器-电容器滤波器,如图 11 所示。该实现本质上模拟了 LDO 中带隙低通滤波器的行为,允许输出电压纹波低于 10μVRMS。TPS62913 还可以利用 2.2MHz 开关频率和可选的第二级铁氧体磁珠电感器-电容器滤波器,在没有典型开关噪声的高频区域实现低本底噪声。

GUID-20231008-SS0I-SRN3-BM1C-GM2R90WVSHVW-low.svg 图 11 具有带隙噪声过滤功能的低噪声降压转换器方框图。

ADC12DJ5200RF 是一款射频采样 ADC,可在直流至 10GHz 范围内进行采样,功耗为 4W。PSRR 可以衰减任何电源纹波和噪声,但任何残余纹波和噪声都会出现在 ADC 输出频谱上,从而导致误差。ADC12DJ5200RF 对模拟电压轨的电源要求更敏感,因此需要低噪声。与直流/直流加 LDO 组合相比,将 TPS62912 用于低噪声和高功率模拟轨可实现简化且高效的电源架构,同时更大限度地降低功率损耗。