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电源“芯”趋势 | 带您走进低噪声和高精度

2021-04-14 13:26:04·  来源：德州仪器  
　
在我们的日常工作中，电源管理对实现电子元件的进一步集成至关重要。数十年来，TI 致力于开发新的工艺、封装和电路设计先进技术，从而为您的设计提供出色的电源
在我们的日常工作中，电源管理对实现电子元件的进一步集成至关重要。数十年来，TI 致力于开发新的工艺、封装和电路设计先进技术，从而为您的设计提供出色的电源器件。

无论您是需要提高功率密度、延长电池寿命、减少电磁干扰、保持电源和信号完整性，还是维持在高电压下的安全性，我们都致力于帮您解决电源管理方面的挑战。德州仪器 ( TI ) 是与您携手推动电源进一步发展的合作伙伴。

本文将讲解如何实现低噪声和高精度：增强电源和信号完整性，以提高系统级保护和精度。

要实现精密信号链，低噪声 LDO 稳压器和开关转换器、精密的监控和可靠的保护是必不可少的。对于电动汽车电池监测、测试和测量以及医疗等应用，TI 使用专用的电源处理技术以及先进的电路和测试技术，可提高精度、更大限度地减少失真，并降低线性和开关电源转换器的噪声。

TI 低噪声和高精度技术的优势

减少 IC 误差源

（1）利用 TI 高度优化的低噪声互补金属氧化物半导体 (CMOS) 工艺来减少工艺的非理想因素

（2）利用先进的电路和测试技术来降低工艺非理想因素的影响

电源“芯”趋势 带您走进低噪声和高精度
图 1. 噪声与频率曲线图

（3）采用了陶瓷封装和电路板应力管理等先进技术

电源“芯”趋势 带您走进低噪声和高精度1
图 2. 调节器件和电路板应力

系统噪声消减

（1）技术的进步支持通过高电源抑制比 (PSRR) 低压降稳压器 (LDO) 和片上滤波实现更高的系统级抗干扰和抗噪性能

电源“芯”趋势 带您走进低噪声和高精度2
图 3. 高 PSRR 可实现更好的滤波和更低的输出噪声

如何降低 LDO 噪声？

LDO 中的主要噪声源来自带隙基准源，可使用两种方法来降低 LDO 中的噪声。下面内容详细说明了这两种方法。

降低噪声的一种方法是降低 LDO 带宽，这可以通过降低 LDO 内部误差放大器的带宽来实现。但是，如果我们降低误差放大器的带宽，则会降低 LDO 瞬态响应速度。

另一种方法是使用低通滤波器 (LPF)。我们知道，LDO 噪声的最主要来源是内部的带隙基准源。因此，我们可在带隙输出和误差放大器输入之间插入一个 LPF，从而在误差放大器将带隙噪声放大之前将其降低。通常，该 LPF由一个内部大电阻器和一个外部电容器组成。此滤波器的截止频率设置得越低越好，从而滤除几乎所有的带隙噪声。

这里始终有一个问题：为什么占用大部分芯片面积的大功率导通元件（主要是 FET）不是主要噪声源？答案是没有增益。作为主要噪声源的带隙基准源连接至误差放大器的输入端，因此会被误差放大器的增益放大。我们知道，要研究输出噪声，首先要了解运算放大器输入的每个噪声影响因素；所以，要研究导通 FET 的噪声，需要先找到噪声的影响因素，即导通 FET 和误差放大器输入之间的开环增益。开环增益非常大，因此，导通 FET 的其他噪声影响因素通常可以忽略不计。 
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