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電源“芯”趨勢 | 帶您走進低噪聲和高精度
2021-04-14 13:26:04· 來源：德州儀器
在我們的日常工作中，電源管理對實現(xiàn)電子元件的進一步集成至關重要。數(shù)十年來，TI 致力于開發(fā)新的工藝、封裝和電路設計先進技術，從而為您的設計提供出色的電源
在我們的日常工作中，電源管理對實現(xiàn)電子元件的進一步集成至關重要。數(shù)十年來，TI 致力于開發(fā)新的工藝、封裝和電路設計先進技術，從而為您的設計提供出色的電源器件。
無論您是需要提高功率密度、延長電池壽命、減少電磁干擾、保持電源和信號完整性，還是維持在高電壓下的安全性，我們都致力于幫您解決電源管理方面的挑戰(zhàn)。德州儀器 ( TI ) 是與您攜手推動電源進一步發(fā)展的合作伙伴。
本文將講解如何實現(xiàn)低噪聲和高精度：增強電源和信號完整性，以提高系統(tǒng)級保護和精度。
要實現(xiàn)精密信號鏈，低噪聲 LDO 穩(wěn)壓器和開關轉換器、精密的監(jiān)控和可靠的保護是必不可少的。對于電動汽車電池監(jiān)測、測試和測量以及醫(yī)療等應用，TI 使用專用的電源處理技術以及先進的電路和測試技術，可提高精度、更大限度地減少失真，并降低線性和開關電源轉換器的噪聲。
TI 低噪聲和高精度技術的優(yōu)勢
減少 IC 誤差源
（1）利用 TI 高度優(yōu)化的低噪聲互補金屬氧化物半導體 (CMOS) 工藝來減少工藝的非理想因素
（2）利用先進的電路和測試技術來降低工藝非理想因素的影響
圖 1. 噪聲與頻率曲線圖
（3）采用了陶瓷封裝和電路板應力管理等先進技術
圖 2. 調節(jié)器件和電路板應力
系統(tǒng)噪聲消減
（1）技術的進步支持通過高電源抑制比 (PSRR) 低壓降穩(wěn)壓器 (LDO) 和片上濾波實現(xiàn)更高的系統(tǒng)級抗干擾和抗噪性能
圖 3. 高 PSRR 可實現(xiàn)更好的濾波和更低的輸出噪聲
如何降低 LDO 噪聲？
LDO 中的主要噪聲源來自帶隙基準源，可使用兩種方法來降低 LDO 中的噪聲。下面內容詳細說明了這兩種方法。
降低噪聲的一種方法是降低 LDO 帶寬，這可以通過降低 LDO 內部誤差放大器的帶寬來實現(xiàn)。但是，如果我們降低誤差放大器的帶寬，則會降低 LDO 瞬態(tài)響應速度。
另一種方法是使用低通濾波器 (LPF)。我們知道，LDO 噪聲的最主要來源是內部的帶隙基準源。因此，我們可在帶隙輸出和誤差放大器輸入之間插入一個 LPF，從而在誤差放大器將帶隙噪聲放大之前將其降低。通常，該 LPF由一個內部大電阻器和一個外部電容器組成。此濾波器的截止頻率設置得越低越好，從而濾除幾乎所有的帶隙噪聲。
這里始終有一個問題：為什么占用大部分芯片面積的大功率導通元件（主要是 FET）不是主要噪聲源？答案是沒有增益。作為主要噪聲源的帶隙基準源連接至誤差放大器的輸入端，因此會被誤差放大器的增益放大。我們知道，要研究輸出噪聲，首先要了解運算放大器輸入的每個噪聲影響因素；所以，要研究導通 FET 的噪聲，需要先找到噪聲的影響因素，即導通 FET 和誤差放大器輸入之間的開環(huán)增益。開環(huán)增益非常大，因此，導通 FET 的其他噪聲影響因素通?？梢院雎圆挥嫛?nbsp;
無論您是需要提高功率密度、延長電池壽命、減少電磁干擾、保持電源和信號完整性，還是維持在高電壓下的安全性，我們都致力于幫您解決電源管理方面的挑戰(zhàn)。德州儀器 ( TI ) 是與您攜手推動電源進一步發(fā)展的合作伙伴。
本文將講解如何實現(xiàn)低噪聲和高精度：增強電源和信號完整性，以提高系統(tǒng)級保護和精度。
要實現(xiàn)精密信號鏈，低噪聲 LDO 穩(wěn)壓器和開關轉換器、精密的監(jiān)控和可靠的保護是必不可少的。對于電動汽車電池監(jiān)測、測試和測量以及醫(yī)療等應用，TI 使用專用的電源處理技術以及先進的電路和測試技術，可提高精度、更大限度地減少失真，并降低線性和開關電源轉換器的噪聲。
TI 低噪聲和高精度技術的優(yōu)勢
減少 IC 誤差源
（1）利用 TI 高度優(yōu)化的低噪聲互補金屬氧化物半導體 (CMOS) 工藝來減少工藝的非理想因素
（2）利用先進的電路和測試技術來降低工藝非理想因素的影響
圖 1. 噪聲與頻率曲線圖
（3）采用了陶瓷封裝和電路板應力管理等先進技術
圖 2. 調節(jié)器件和電路板應力
系統(tǒng)噪聲消減
（1）技術的進步支持通過高電源抑制比 (PSRR) 低壓降穩(wěn)壓器 (LDO) 和片上濾波實現(xiàn)更高的系統(tǒng)級抗干擾和抗噪性能
圖 3. 高 PSRR 可實現(xiàn)更好的濾波和更低的輸出噪聲
如何降低 LDO 噪聲？
LDO 中的主要噪聲源來自帶隙基準源，可使用兩種方法來降低 LDO 中的噪聲。下面內容詳細說明了這兩種方法。
降低噪聲的一種方法是降低 LDO 帶寬，這可以通過降低 LDO 內部誤差放大器的帶寬來實現(xiàn)。但是，如果我們降低誤差放大器的帶寬，則會降低 LDO 瞬態(tài)響應速度。
另一種方法是使用低通濾波器 (LPF)。我們知道，LDO 噪聲的最主要來源是內部的帶隙基準源。因此，我們可在帶隙輸出和誤差放大器輸入之間插入一個 LPF，從而在誤差放大器將帶隙噪聲放大之前將其降低。通常，該 LPF由一個內部大電阻器和一個外部電容器組成。此濾波器的截止頻率設置得越低越好，從而濾除幾乎所有的帶隙噪聲。
這里始終有一個問題：為什么占用大部分芯片面積的大功率導通元件（主要是 FET）不是主要噪聲源？答案是沒有增益。作為主要噪聲源的帶隙基準源連接至誤差放大器的輸入端，因此會被誤差放大器的增益放大。我們知道，要研究輸出噪聲，首先要了解運算放大器輸入的每個噪聲影響因素；所以，要研究導通 FET 的噪聲，需要先找到噪聲的影響因素，即導通 FET 和誤差放大器輸入之間的開環(huán)增益。開環(huán)增益非常大，因此，導通 FET 的其他噪聲影響因素通?？梢院雎圆挥嫛?nbsp;
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