噪声敏感的应用为什么要求具备超低输出噪声

当说到给那些对噪声敏感的仿照/RF使用供电时，低压差(LDO)线性固定压器通常比效能相通的开关固定压器更受用户的青睐。低噪声LDO可为众的仿照/RF设计供电，包含频比值合成器(PLL/VCO)、RF混频器和调制器、迅速和高分辩比值数据替换器(ADC和DAC)以及高精度传感器。但是，这些使用对效能和敏捷度的请求曾经开端逐渐考验着传统低噪声LDO的机能极限。

比如，在好多高端VCO中，电源噪声径直影响着VCO出口相位噪声(抖动)。同时，为了满意整系统统效力请求，LDO通常对噪声对立较大的开关替换器之出口举行后置固定压，故此LDO的高频电源压抑比(PSRR)机能变得不可或缺。凭借用其超低出口噪声和超高PSRR机能，LT®3042能行径直为某些对噪声最为敏感的使用供电，同步对开关替换器的出口实施后置固定压，并不需求庞大的滤波电路。

表1比较了LT3042与传统低噪声固定压器的噪声机能。高机能、坚强性和简略性LT3042是一款高机能低压差线性固定压器，其选择凌力尔特的超低噪声和超高PSRR架构认为对噪声敏感的使用供电。LT3042尽管保有高机能，但其同步也保全了简略性和坚强性。

图1为该器件的一款类型使用电路，

图2则示出一个完全的演示电路。LT3042的小巧型3mmx3mmDFN封装和极低的组件请求可使整体解决方案尺寸保全精巧。

表 1：LT3042 与传统低噪声 LDO 的比较 

图 1：LT3042 的类型使用

图 2：LT3042 演示电路

LT3042被设计为一款后随高机能电压缓冲器的高精度电流动基准，其可容易地经过并联以增添出口电流动、在PCB上散播热量并进一步下降噪声，出口噪声的降幅为并联器件数量的平方根。该器件基于电流动基准的架构可供宽出口电压范畴(0V至15V)并保全单位增益运作，从而博得了差一点永恒的出口噪声、PSRR、带宽和负载调整，这与编程出口电压没有关系。除了供超低噪声和超高PSRR机能之外，LT3042还保有新式体系中希望的特征，比如：可编程电流动限值、可编程电源良好门限和急速启动能力。

另外，LT3042还内置了针对电池供电型体系的保卫效能。其反向输入保卫电路可耐受输入端上的负电压，并不会摧毁IC或在出口端上发出负电压，作用根本上就像连接了一个与输入相并联的梦想二极管。在那些可以使出口高于输入的电池后备体系中，LT3042的反向出口至输入保卫电路可幸免反向电流动流动至输入电源。LT3042包含里面折返电流动限度局限以及具迟滞的热限度局限效能，可用于供安全任务区保卫。超低出口噪声凭借用其0.8μVRMS的出口噪声*(在10Hz至100kHz带宽内)，LT3042成为了业界首款噪声低于1μVRMS的固定压器。图3把LT3042在10Hz至100kHz范畴内的积分出口噪声与LT1763(其为凌力尔特10积年来噪声最低的一款固定压器)的响应指标做了对比。LT3042的超低噪声机能可开拓以往无法实即兴的使用，或者需求选择昂贵粗重的滤波组件才能实即兴的使用。

图 3：出口噪声：10Hz 至 100kHz

SET伸脚电容器(CSET)一本正经对基准电流动噪声、(误差膨胀器输入级)的基极电流动噪声以及SET伸脚电阻器(RSET)的固有热噪声举行旁路。如图4所示，经过增添CSET可显着地改革低频噪声机能。当选择一个22μFCSET时，出口噪声在10Hz时低于20nV/√Hz。需求注重的是，电容器还会发出1/f噪声，特殊是电解电容器。为了放量下降1/f噪声，应在SET伸脚上选择陶瓷电容器、钽电容器或薄膜电容器。

图 4：噪声频谱密度

使用一个电池或一个较低噪声的电压基准对SET伸脚自动地举行驱动可减轻噪声低于10Hz。那么做根本上可以消除较低频比值上的基准电流动噪声，仅剩极低的误差膨胀器噪声。这种驱动SET伸脚的能力是电流动基准架构的另一项优势。另外，积分RMS噪声还会跟随SET伸脚电容的增大而获得改革，在只选择2.2μFCSET的情况下可降至1μVRMS以下，如图5所示。

图 5：积分型 RMS 出口噪声 (10Hz 至 100kHz)

经过增大SET伸脚旁路电容以下降出口噪声通常会导致启动时期的增添。只是，LT3042的急速启动电路则使此项折衷的难度有所下降。该急速启动电路可容易地使用两个电阻器来配备;图6示出了启动时期的显着改革。

图 6：急速启动能力

超高PSRR机能当给对噪声敏感的使用供电时，LT3042的高PSRR*是很要紧。图7示出了LT3042令人难以置信的低频和高频PSRR机能，差一点接近120dB(在120Hz)、79dB(在1MHz)和优于70dB(一向到3MHz)。当负载电流动减少时，PSRR机能则更好，如图8所示。当接近压差状态时，传统LDO的PSRR机能会降落至几十dB，LT3042则与之两样，即苦在低输入至出口差分电压环境下其亦可保全高PSRR。如图9所示，LT3042能在高达2MHz频比值和仅1V输入至出口差分电压环境下保全70dBPSRR，并在高达2MHz频比值和仅600mV输入至出口差分电压环境下保全差一点60dBPSRR。这种能力容许LT3042在低输入至出口差分电压下对开关替换器举行后置固定压(以实即兴高效力)，而其PSRR机能则满意了对噪声敏感之使用的请求。

图 7：PSRR 机能

图8：针对截然不同负载电流动的 PSRR

图 9：PSRR 与输入至出口差分电压的相干曲线

对开关电源实施后置固定压在那些选择LT3042对开关替换器的出口举行后置固定压以在高频环境下实即兴超高PSRR的使用中，务必拘谨地对待从开关替换器至LT3042出口的电磁耦合。特殊地，不仅开关替换器的“热环路”(hot-loop)应尽可能性地小，由开关电源IC、出口电感器和出口电容器(用于一个降压型替换器)形成的“暖环路”(warm-loop)(AC电流动在高开关频比值下流淌)也应当放量地压缩制紧缩，同时应对其举行遮挡或将其布设在距离超低噪声器件(譬如：LT3042及其负载)几英寸的位置。固然LT3042对立于“暖环路”的取向可为实即兴最小的磁耦合而优化，但在即兴实中偏偏使用优化的取原来实即兴80dB压抑会十二分困苦，有可能性需求举行PC板的多次迭代。

咱们来考虑一下图10，在该图所示的电路中，LT3042一本正经对以500kHz频比值运转的LT®8614举行后置固定压，并在开关固定压器输入端上布设了一个EMI滤波器。鉴于LT3042被布设在距距关替换器及其表面组件仅1~2英寸的位置，故此不需求采取任何遮挡措施就能在500kHz频比值下实即兴接近80dB的压抑。

但是，如图11a鼓出显示的那么，为了实即兴该机能，在LT3042的输入端上并未布设附加以的电容器(除了开关电源出口端上的22μF电容器之外)。不度过，如图11b所示，即苦径直在LT3042的输入端上布设一个4.7μF的小电容器，也将导致PSRR机能降落10倍以上。这一点特殊有悖于人们的直觉―增设输入电容一般是可以减少出口纹波的―只是在80dB压抑程度下，由流动度过该4.7μF电容器的较高频(500kHz)开关电流动所伸起的磁耦合(往往是没有关系紧急的)却会使出口纹波机能显着变差。尽管转变该4.7μF输入电容器以及把开关电源的出口连接至该电容器之走线的取向有助最大限地减轻磁耦合，只是要在这些频比值环境下实即兴接近80dB的压抑仍旧是相当困苦的，更不用说它可能性还需求举行多次PC板迭代。

LT3042对立较高的输入阻抗可幸免高频AC电流动流动至其输入端。如其LT3042布设在与前置固定压开关电源的出口电容器相距3英寸里边的位置，则其可在未应用输入电容器的情况下保全固定定，思索到这一点，为了实即兴最佳的PSRR机能，咱们提议不要在LT3042的输入端上安顿一个电容器，或者放量减少该电容器的数值。

图 10：LT3042 对 LT8614 Silent Switcher 固定压器举行后置固定压

把LT8614连接至LT3042输入的几英寸走线之电感可显着地衰减异常高频比值的电源开关瞬态尖峰。鉴于来自LT8614“热环路”之磁耦合的缘故，有些尖峰仍将传布至出口。优化LT3042电路板取向可减少下剩的尖峰。鉴于仪表带宽的限度局限，这些异常高频比值的尖峰未在图11的出口纹波中示出。

图 11：LT3042 对 LT8614 Silent Switcher 举行后置固定压

(a) 在 LT3042 输入端上未布设任何电容器，

(b) 在 LT3042 输入端上选择了一个 4.7μF 电容器。

从中可以看出，如其不选择具超高PSRR的LT3042LDO，这么想在500kHz频比值下实即兴80dB压抑是一项难以完成的使命。其他顶替出品无法胜任。比如：在500kHz下，一个LC滤波器将需求接近40μH电感和40μF电容才能实即兴80dB的压抑，因此不得不增设庞大、昂贵的组件。撇开成本和电路板当空不谈，如其未举行准确的阻尼，LC也会产生共振，从而导致复杂性增添。选择一个RC滤波器的想法是站不住脚的，因实即兴80dB压抑所需的电阻是不切现实的。同一，选择传统LDO时需求级联至少两个LDO才能在500kHz频比值下实即兴80dB压抑，这就必需增添组件和成本，并下降压差电压机能。另外，为了实即兴80dB压抑，这些顶替方案还需求关怀磁场耦合。特殊地，务必最大限地减少高频AC电流动。LT3042在一个很宽的频比值范畴内保有超高的PSRR，故此可实即兴上游开关替换器的较低频运作(以改革效力和EMI)，同时在为那些对噪声敏感的使用供电时完整不需求增添滤波器组件尺寸。定论LT3042溃性的噪声和PSRR机能，再加以上其坚强性和易用性，使之异常符合为噪声敏感型使用供电。凭借用其基于电流动基准的架构，噪声和PSRR机能不会受到出口电压的影响。另外，还可以把多个LT3042径直并联起来，以进一步下降出口噪声、增添出口电流动和在PCB上散播热量。