如何使用前馈电路来降低电子产品中的输出噪声?

2020-08-08 16:14:22 admin 127

如何减少输出噪声和控制压摆率,可以为参考电压(CNR/SS)并联一个电容器。本期技术课堂介绍另外一种降低输出噪声的方法:使用前馈电容(CFF)。

 

1.前馈电容

前馈电容是一个可选的顶容器,与电阻分压器的上半部电阻并联,如图 1 所示。

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 1:使用前馈电容的NMOS低压差稳压器(LDO)

与降噪电容(CNR/SS)相似,添加前馈电容具有多种效果。最主要的是降噪,还包括改进稳定性、负荷响应和电源抑制比(PSRR)。(应用报告“使用前馈电容的低压差稳压器的优缺点,”详尽讨论了这些益处。)值得注意的是只有使用可调节LDO时才能使用前馈电容,因为此时电阻网络在外部。

 

2.降噪

LDO进行调节时会使用误差放大器,而误差放大器会使用电阻网络(R1和R2)来提高参考电压的增益,从而驱动FET的栅极,这与同相放大器非常相似。

通过为电阻分压器上半部分电阻并联电容器,您就针对特定频率范围引入了一个分流器。换言之,您使该频率范围内的交流元件贡献于单位增益,此时R1模拟短路的情况。

如图 2 所示,您可以看到使用不同CFF值时,TPS7A91的噪声下降效果。

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 2:TPS7A91噪声 vs. 频率和CFF

 

3.改进稳定性和瞬态响应

添加一个CFF还为LDO反馈环路引入了零点(ZFF)和极点(PFF),它们的计算见等式 1 和 2:

ZFF = 1 / (2 x π x R1 x CFF)                              (1)

PFF = 1 / (2 x π x R1 // R2 x CFF)                   (2)

在达到发生单位增益的频率之前就形成零点,可以改善相位裕度,如图 3 所示。

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 3:仅使用前馈补偿的典型LDO的增益/相位图

在改进LDO的负荷瞬态响应后,将看到相位裕度的明显增加。在相位裕度增加后,LDO输出将减少振铃并更快速稳定。

 

4.结论

正如本文论述的那样,添加一个前馈电容可降噪,改进稳定性、负荷响应和PSRR。当然,您必须仔细选择电容器才能维持稳定性。如果采用降噪电容器,交流性能将获得大幅改善。这些是您需要牢记以便优化电源的几个方法。