瞬態(tài)響應(yīng)特性

瞬態(tài)響應(yīng)特性是指輸入電壓或負(fù)載電流成臺(tái)階形變化時(shí)的追隨特性。隨著電子儀器的數(shù)字信號(hào)處理中采用觸發(fā)模式，LSI或內(nèi)存IC的負(fù)載電流的變化變得更大。因此要求不斷提高調(diào)整器能追隨其變化的瞬態(tài)響應(yīng)特性。瞬態(tài)響應(yīng)特性中包含輸入瞬態(tài)響應(yīng)特性和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)特性，線(xiàn)性調(diào)整器的瞬態(tài)響應(yīng)特性依從于電路的消耗電流。

在此著眼于基本的內(nèi)部電路方框圖(第一講 圖4)中表示的誤差放大器和輸出用P溝道MOS晶體管的門(mén)極容量。CMOS線(xiàn)性調(diào)整器中裝有較大的輸出用P溝道MOS晶體管，為了驅(qū)動(dòng)該P(yáng)溝道MOS晶體管所需要的誤差放大器輸出阻抗和MOS晶體管門(mén)極容量基本上決定了響應(yīng)速度。此誤差放大器的輸出阻抗決定于電路中的消耗電流。消耗電流越大則阻抗則越低，既能得到高速響應(yīng)。

高速型產(chǎn)品中插入了用于提高驅(qū)動(dòng)能力的緩沖器，緩沖器還能起到放大器的作用，由此形成初級(jí)（誤差放大器：40dB）＋（緩沖器20dB）＋（輸出用P溝道 MOS晶體管：20dB）的三級(jí)放大。因此，高速型產(chǎn)品用開(kāi)路環(huán)增益形成了具有80dB以上靈敏度的反饋系統(tǒng)。對(duì)輸出電壓的變化反應(yīng)靈敏并且能高速地響應(yīng)。實(shí)際上從圖9觀察高速型產(chǎn)品的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)波形，可以得知經(jīng)過(guò)數(shù)μ秒后開(kāi)始恢復(fù)由負(fù)載電流的變而引起的輸出電壓變化。

圖9 Load Transient Response of High-Speed LDO (XC6209B302)

此外，負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)得到日新月異的改善。從圖10中對(duì)高速型的XC6221和低消耗電流型的XC6219負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)進(jìn)行的比較可以明確，與XC6219的電壓下降大致為220mV相比，XC6221的電壓降為120mV，大約改善了50%。各個(gè)型號(hào)都是采用SOT-25封裝的IC，雖然各自的P溝道MOS晶體管的體積不變，但可觀測(cè)到波形明顯不同。

圖10 Ripple Rejection Rate: Actual Input Voltage and Output Voltage Waveform （IOUT=30mA）

CMOS工藝中使用的硅底盤(pán)備有P型和N型2種類(lèi)型。一般來(lái)說(shuō)，P型硅電路板可以提高輸入瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)或紋波抑制率的特性。這是因?yàn)镻型硅電路板中，硅電路板的VSS接地，硅電路板上形成的電路具有不易受電源影響的結(jié)構(gòu)。圖11表示在P型硅片上形成的反轉(zhuǎn)器電路。特別是IC內(nèi)部的基準(zhǔn)電源等，有利用這種結(jié)構(gòu)特性制造的不易受來(lái)自外部噪聲影響的產(chǎn)品。現(xiàn)在，幾乎所有的型號(hào)都采用了P型電路板。

圖11 Inverter Formed on P-Silicon Substrate

雖然最近的LDO產(chǎn)品具有非常高速的瞬態(tài)響應(yīng)及良好的負(fù)載瞬態(tài)變動(dòng)的追隨性，但由于響應(yīng)過(guò)快，在電源線(xiàn)路中連接器的連接部位、布線(xiàn)的盤(pán)繞等處引起阻抗的情況下，電源線(xiàn)路將受到干擾。不僅不能充分發(fā)揮高速調(diào)整器的性能，而且還會(huì)影響其他線(xiàn)性調(diào)整器的輸出。為了不引起電源線(xiàn)路上產(chǎn)生阻抗，須特別注意PC電路板上布線(xiàn)的盤(pán)繞方式。

輸出噪聲特性

輸出電壓的噪聲包括由IC內(nèi)部預(yù)先調(diào)整輸出電壓用電阻所產(chǎn)生的熱噪聲被誤差放大器放大而輸出的白噪聲。因?yàn)椋↖C內(nèi)部預(yù)先調(diào)整輸出電壓用的）阻抗高時(shí)更容易形成熱噪聲，備有（IC內(nèi)部）把消耗電流調(diào)整為70μA的超高速/低噪聲CMOS調(diào)整器。圖12表示其噪聲特性。

圖12 Output Noise Density (XC6204B302)

基本特性已經(jīng)理解清楚了嗎？