如何使用前饋電路來降低電子產品中的輸出雜訊?

2020-08-08 16:15:46 admin 310

如何減少輸出雜訊和控制壓擺率,可以為參考電壓(CNR/SS)並聯一個電容器。本期技術課堂介紹另外一種降低輸出雜訊的方法:使用前饋電容(CFF)。

 

1.前饋電容

前饋電容是一個可選的頂容器,與電阻分壓器的上半部電阻並聯,如圖 1 所示。

 

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圖 1:使用前饋電容的NMOS低壓差穩壓器(LDO)

與降噪電容(CNR/SS)相似,添加前饋電容具有多種效果。最主要的是降噪,還包括改進穩定性、負荷回應和電源抑制比(PSRR)。(應用報告“使用前饋電容的低壓差穩壓器的優缺點,”詳盡討論了這些益處。)值得注意的是只有使用可調節LDO時才能使用前饋電容,因為此時電阻網路在外部。

 

2.降噪

LDO進行調節時會使用誤差放大器,而誤差放大器會使用電阻網路(R1和R2)來提高參考電壓的增益,從而驅動FET的柵極,這與同相放大器非常相似。

通過為電阻分壓器上半部分電阻並聯電容器,您就針對特定頻率範圍引入了一個分流器。換言之,您使該頻率範圍內的交流元件貢獻於單位增益,此時R1模擬短路的情況。

如圖 2 所示,您可以看到使用不同CFF值時,TPS7A91的雜訊下降效果。

 

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圖 2:TPS7A91雜訊 vs. 頻率和CFF值

 

3.改進穩定性和瞬態回應

添加一個CFF還為LDO回饋環路引入了零點(ZFF)和極點(PFF),它們的計算見等式 1 和 2:

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

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

在達到發生單位增益的頻率之前就形成零點,可以改善相位裕度,如圖 3 所示。

 

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圖 3:僅使用前饋補償的典型LDO的增益/相位圖

在改進LDO的負荷瞬態回應後,將看到相位裕度的明顯增加。在相位裕度增加後,LDO輸出將減少振鈴並更快速穩定。

 

4.結論

正如本文論述的那樣,添加一個前饋電容可降噪,改進穩定性、負荷回應和PSRR。當然,您必須仔細選擇電容器才能維持穩定性。如果採用降噪電容器,交流性能將獲得大幅改善。這些是您需要牢記以便優化電源的幾個方法。