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什么是PSRR以及影響它的變量有哪些

電子設計 ? 來源:網友電子設計發(fā)布 ? 作者:網友電子設計發(fā)布 ? 2021-12-29 14:09 ? 次閱讀
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低壓差線性穩(wěn)壓器LDO)最大的優(yōu)點之一是它們能夠衰減開關模式電源產生的電壓紋波。這對鎖相環(huán)(PLL)和時鐘信號調節(jié)器件在內的數(shù)據(jù)轉換器尤為重要,因為噪聲電源電壓會影響性能。我的同事Xavier Ramus在博客中介紹了噪音對信號調節(jié)設備的不利影響:減少高速信號鏈電源問題。然而,電源抑制比(PSRR)仍然通常被誤認為單一的靜態(tài)值。在這篇文章中,我將嘗試說明什么是PSRR以及影響它的變量有哪些。

什么是PSRR?

PSRR是許多LDO數(shù)據(jù)手冊中的公共技術要求。它規(guī)定了某個頻率的AC元件從輸入到LDO輸出的衰減程度。公式1表示PSRR為:

pYYBAGGKWFCALx6qAAAKLxLA9jU453.png

(1)

該等式告訴您衰減越高,每分貝的PSRR值越高。(應該指出的是,一些供應商會使用負號來表示衰減。大多數(shù)供應商,包括德州儀器都不這樣用。)

在數(shù)據(jù)手冊的電氣特性表中找到頻率為120Hz或1kHz的PSRR并不罕見。但是,單獨使用此規(guī)范可能對確定指定LDO是否符合您的過濾要求沒有多大幫助。讓我們來看看為什么這么說。

確定您的應用程序的PSRR

圖1展示了一個從12V電源軌調節(jié)4.3V的DC / DC轉換器,。其次是TPS717,一款高PSRR LDO,用于調節(jié)3.3V電源軌。在4.3V電源軌上,開關產生的紋波達到±50mV。LDO的PSRR將決定TPS717輸出端的紋波量。

poYBAGGKWFGAP3S_AAAnHgFs41Q541.png

圖1:使用LDO來過濾開關噪聲

為了確定衰減程度,您必須首先知道波紋在哪個頻率出現(xiàn)。假設這個例子頻率為1MHz,因為它正好處于常用開關頻率范圍的中間。您可以看到,指定為120Hz或1kHz的PSRR值無助于此分析。相反,您必須參考圖2中的PSRR圖。

poYBAGGKWFOATHfOAAD97zJ-PWM674.png

圖2:VIN - VOUT = 1V時,TPS717的PSRR曲線

在下列條件下,1MHz時的PSRR指定為45dB:

IOUT= 150mA

VIN– VOUT= 1V

COUT= 1μF

假設這些條件符合你自己的條件。在這種情況下,45dB相當于178的衰減系數(shù)。您可以預定輸入端的±50mV紋波在輸出端被壓縮至±281μV。

改變條件

但假設您改變了條件,并決定將VIN - VOUT delta降至250mV,以便更有效地進行調節(jié)。然后您需要查看圖3中的曲線。

pYYBAGGKWFWAEtyiAADKzL6NkhI345.png

圖3:VIN - VOUT = 0.25V時,TPS717的PSRR曲線

您可以看到,在所有其他條件保持不變的情況下,1MHz時的PSRR降至23dB,或者說衰減系數(shù)為14。這是由于CMOS通道元件進入三極管(或線性)區(qū)域; 也就是說,隨著VIN - VOUT三角接近壓差電壓,PSRR開始下降。(請記住,壓差電壓是關于輸出電流以及其他因素的函數(shù)。因此,較低的輸出電流會降低壓差并有助于提高PSRR。)

改變輸出電容也會有影響,如圖4所示。

pYYBAGGKWFaACPyTAADNWznZUk4292.png

圖4:VIN - VOUT = 0.25V,COUT =10μF時,TPS717的PSRR曲線

將輸出電容從1μF增加到10μF,盡管VIN-VOUT增量保持在250mV,1MHz時的PSRR增加到了42dB。曲線中的高頻峰已經向左移動。這是由于輸出電容器的阻抗特性導致的。通過適當調整輸出電容的大小,您可以調整或增加衰減,使之與特定的開關噪聲頻率一致。

轉動所有旋鈕

只需調整VIN - VOUT和輸出電容,就可以改善特定應用的PSRR。但這絕不是影響PSRR的唯一變量。表1展示了各種影響因素。

參數(shù) PSRR
低頻
(<1kHz)
中頻
(1kHz – 100kHz)
高頻
(>100kHz)
VIN– VOUT +++ +++ ++
輸出電容器(COUT) 沒有效果 + +++
降噪電容器(CNR) +++ + 沒有效果
前饋電容(CFF) ++ +++ +
PCB布局 + + +++

表1:影響PSRR的變量

我將在未來的帖子中討論其他影響因素。但現(xiàn)在,我希望您更熟悉可供給您使用的各種工具,可以幫助您設計出有效的LDO濾波器。有關LDO PSRR的更多信息,請閱讀應用報告,簡化LDO PSRR測量。

審核編輯:何安

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