精密模擬設計人員通常依靠安靜不起眼的基準電壓源為其DAC和ADC轉換器供電。這項工作超出了基準電壓源的基本范圍——表面上設計用于為實際電源提供干凈、精確的穩(wěn)定電壓;即電源轉換器的基準輸入。需要注意的是，基準電壓源通?？梢詣偃螢檗D換器基準輸入提供精確電壓的任務，這讓設計人員更大膽地要求基準電壓源為電流越來越高的應用供電。畢竟，如果基準電壓源可以為轉換器供電，為什么不能為模擬信號鏈或其他轉換器供電呢？

精度和功耗之間的選擇經常出現在任何設計過程中。做出此決定的蠻力方法建議在要求精度時使用基準電壓源，在需要毫瓦功率時使用LDO。除了額外的電路板空間和成本外，即使它們的標稱電壓相同，也必須路由單獨的信號。如果需要高精度電壓源來提供毫瓦級功率，設計人員必須緩沖基準電壓源。LT6658通過提供兩個低噪聲精密輸出、200 mA輸出電流和世界一流的基準電壓源規(guī)格，解決了這一難題。

關于 LT6658 基準質量低漂移穩(wěn)壓器

LT?6658是一款精準的低噪聲、低漂移穩(wěn)壓器，具有專用基準的精度規(guī)格和線性穩(wěn)壓器的功率能力，將兩者的特性結合到ADI的Refulator?技術中。LT6658具有10 ppm/°C漂移和0.05%的初始精度，具有兩個輸出，分別支持150 mA和50 mA，每個輸出均具有20 mA有效灌電流能力。為了保持精度，負載調整率為0.1 ppm/mA。當輸入電壓電源引腳連接在一起時，線路調整率通常為1.4 ppm/V，當輸入引腳采用獨立電源時，電壓調整率通常小于0.1 ppm/V。

為了更好地掌握LT6658的特性以及它如何實現其性能水平，圖1顯示了典型應用。LT6658 由一個帶隙級、一個降噪級和兩個輸出緩沖器組成。帶隙和兩個輸出緩沖器分別供電，以提供出色的隔離。每個輸出緩沖器都有一個開爾文檢測反饋引腳，以實現最佳負載調節(jié)。

圖1.典型應用。

降噪級由一個 400 Ω 電阻器和一個用于外部電容器的引腳組成。RC網絡充當低通濾波器，對帶隙級的噪聲進行帶控限制。外部電容可以任意大，從而將噪聲帶寬降低到非常低的頻率。

對負載階躍的快速安靜響應

作為穩(wěn)壓器，LT6658從V提供150 mA電流OUT1_F引腳具有出色的瞬態(tài)響應。圖2a顯示了10 mA至11 mA范圍內對1 mA負載階躍瞬態(tài)的響應;圖2b顯示了從10 mA到150 mA對140 mA負載階躍的響應。輸出緩沖器的源和灌能力可實現輸出的快速建立。瞬態(tài)響應較短，同時保持出色的負載調節(jié)。負載調整率通常僅為0.1 ppm/mA。第二個輸出，VOUT2_F，在最大負載為 50 mA 時具有類似的響應。

圖 2a. 1 mA 負載階躍響應。

圖 2b. 140 mA 負載階躍響應。

輸出跟蹤

對于具有多個使用不同基準電壓源的轉換器的應用，LT6658 輸出跟蹤，即使輸出設置為不同的電壓，也能確保一致的轉換結果。這是可能的，因為 LT6658 的兩個輸出由一個公共電壓源驅動。輸出緩沖器經過調整，從而實現出色的跟蹤和低漂移。作為 V 上的負載OUT1_F從 0 mA 增加到 150 mA，V輸出2輸出變化小于12 ppm，如圖3所示。也就是說，即使在不同的負載和工作條件下，輸出之間的關系也能很好地保持。

圖3.通道間負載調節(jié)（消除加熱的影響）。

電源抑制和隔離

為實現卓越的電源抑制和輸出隔離，LT6658 提供了三個電源引腳。五世在引腳為帶隙電路供電，而 V合1和 VHNS向 V 供電輸出1和 V輸出2分別。最簡單的方法是將所有三個電源引腳連接在一起，提供1.4 ppm/V的典型直流電源抑制。當電源引腳單獨連接且 V合1電源切換，直流線路調節(jié)為 V輸出2為 0.06 ppm/V。

表1總結了每個電源引腳從5 V更改為36 V時的電源抑制。五世在電源具有最高的靈敏度，導致輸出端的典型變化為1.4 ppm/V。電源引腳 V合1和 VHNS幾乎沒有效果。V中的測量值合1和 VHNS列處于輸出噪聲電平。

交流PSRR的兩個示例如圖4所示。第一個示例在NR引腳上有一個1 μF電容，而第二個例子在NR引腳上有一個10 μF電容。較大的10 μF電容將107 dB抑制擴展到2 kHz。

圖4.電源紋波抑制。

交流通道間電源與V隔離合1到 V輸出2如圖 5 所示。此處，當C時，通道間電源隔離度大于70 dB，超過100 kHz星期日= 10 μF。

圖5.通道間 V輸出1到 V輸出2隔離。

負載瞬變對相鄰輸出的影響最小。圖6a和圖6b顯示了通道間輸出隔離。一個輸出在50 mV rms下擺動，另一個輸出的變化被繪制成圖。

圖 6a. 通道間 V輸出1到 V輸出2負載隔離。

圖 6b. 通道間 V輸出2到 V輸出1負載隔離。

使用圖7所示電路可以實現非凡的交流PSRR。五世輸出1輸出自舉電源 V在和 V合2，從而生成遞歸引用。

圖 7a.遞歸參考解（V輸出1為 V 供電在和 V合2).

圖 7b. 遞歸參考電路的交流 PSSR。

電源管理和保護

三個電源引腳有助于管理封裝中的功耗。當提供大電流時，應降低電源電壓以最大限度地降低 LT6658 中的功耗。輸出器件兩端的電壓更低，功耗更低，效率更高。

輸出禁用引腳OD關斷輸出緩沖器并放置VOUT_F引腳處于高阻抗狀態(tài)。這在發(fā)生故障時很有用。例如，負載可能會損壞和短路。該事件可由外部電路檢測，兩個輸出均可禁用。可以忽略這一特性，當OD引腳浮動或連接高電平時，弱上拉電流將使能輸出緩沖器。

LT6658 采用 16 引腳 MSE 裸露襯墊封裝，具有 θ賈低至 35°C/W。當電源電壓高時，電源效率低，導致封裝中過熱。例如，滿載時的32.5 V電源電壓會在輸出器件上產生30 V×0.2 A的多余功率。6 瓦的多余功率會將內部芯片溫度提高到高于環(huán)境溫度的 210°C 的危險溫度。為了保護器件，當管芯溫度超過165°C時，熱關斷電路會禁用輸出緩沖器。

噪聲

對于數據轉換器和其他精密應用，噪聲是一個重要的考慮因素。通過在 NR （降噪） 引腳上增加一個電容器，低噪聲 LT6658 可以做得更低。NR引腳上的電容與片內400 Ω電阻形成低通濾波器。一個大電容降低了濾波器頻率，進而降低了總積分噪聲。圖8顯示了增加NR引腳上電容值的影響。使用10 μF電容時，噪聲滾降至約7 nV/√Hz。

圖8.通過增加C來降低噪音星期日.

通過增加輸出電容，可以進一步降低噪聲。當NR和輸出電容都增加時，輸出噪聲可以降低到幾微伏。LT6658在輸出電容為1 μF至50 μF時保持穩(wěn)定。如果并聯(lián)放置一個1 μF陶瓷電容，則輸出在大電容下也能保持穩(wěn)定。例如，圖9a顯示了一個電路，該電路將1 μF陶瓷電容與100 μF聚鋁電容并聯(lián)。這種配置保持穩(wěn)定，同時降低了噪聲帶寬。圖9b顯示了不同輸出電容值下的噪聲響應。在所有三種情況下，都有一個1 μF的小陶瓷電容與較大的電容并聯(lián)。

圖 9a.通過增加C1來降低噪音。

圖 9b.通過增加C1來降低噪音。

該方案的一個缺點是噪聲峰值，會增加總積分噪聲。為了降低噪聲峰化，可以插入一個1 Ω電阻與大輸出電容串聯(lián)，如圖10a所示。輸出電壓噪聲和總積分噪聲分別如圖10b和10c所示。

圖 10a.通過增加一個與C2串聯(lián)的1 Ω電阻來降低噪聲峰化。

圖 10b.通過增加一個與C2串聯(lián)的1 Ω電阻來降低噪聲峰化。

圖 10c.通過增加一個與C2串聯(lián)的1 Ω電阻來降低噪聲峰化。

應用

LT6658 為許多要求苛刻的應用提供了安靜、精準的電源。在混合信號領域，數據轉換器通常由微控制器或FPGA控制。圖 11 說明了一般概念。傳感器向模擬處理電路和轉換器提供信號，所有這些都需要干凈的電源。微控制器可能有多個電源輸入，包括模擬電源。

圖 11.混合信號應用。

作為一般規(guī)則，微控制器的噪聲數字電源電壓應與干凈、精確的模擬電源和基準電壓源隔離。LT6658 的兩個輸出提供了卓越的通道間隔離、電源抑制和電源電流能力，從而確保為多個敏感的模擬電路提供干凈的電源。

LT6658 還非常適合工業(yè)環(huán)境，因為它可以在噪聲較大的電源軌下工作，而且由于一個輸出上的轉換而導致的負載毛刺對相鄰輸出的影響很小。此外，當負載在一個輸出端需要電流時，相鄰輸出繼續(xù)跟蹤。

圖 12 顯示了一個實際示例，其中 LTC2379-18 高速 ADC 電路采用 LT6658 工作。V上的開爾文檢測輸入輸出2配置為將2.5 V輸出增益至4.096 V基準電壓，并為輸入放大器LTC6362提供共模電壓。V輸出1增益高達5 V，為LTC6362和其他需要5 V電源軌的模擬電路供電。兩個LT6658輸出在150 mA時具有最大負載，在V上具有50 mA的最大負載輸出1和 V外2，分別。

圖 12.數據采集解決方案。

該電路的 SNR、ENOB 和 THD 驗證了 LT6658 的卓越性能，如表 2 所示。

圖13中的電路說明了LT6658如何為噪聲數字電路供電，同時為精密ADC保持一個安靜、精準的基準電壓。在本應用中，LT6658或單獨的LDO在一個通道上為噪聲FPGA電源（VCCIO）和一些雜項邏輯提供3.3 V電源軌，在另一個通道上為20位ADC的基準輸入提供5 V電壓。

圖 13.噪聲數字測試示例電路。

通過在 LT6658 和 LDO 之間切換數字電源，我們可以評估 LT6658 將一個通道上的數字噪聲與驅動 20 位 ADC 安靜基準輸入的通道隔離的程度。在ADC輸入端使用干凈的直流源，可以推斷出噪聲，如圖14所示。直方圖顯示，LT6658 或為 FPGA 的 VCCIO 引腳供電的 LDO 之間的結果沒有明顯差異，這表明 LT6658 具有穩(wěn)健的調節(jié)和隔離。

圖 14.圖13所示電路的直方圖測試結果。

結論

LT6658 是基準和穩(wěn)壓器發(fā)展的下一步。精密性能和從單個封裝提供200 mA組合電流的能力是精密模擬電源的范式轉變。噪聲抑制、通道間隔離、跟蹤和負載調節(jié)使該產品成為精密模擬基準電壓源和電源解決方案的理想選擇。借助這種新方法，應用無需犧牲精度或功耗。

審核編輯：郭婷