隨著當(dāng)今無數(shù)新的便攜式和無線設(shè)備的設(shè)計，出現(xiàn)了多種電源要求。便攜式設(shè)備使用電池供電，需要低壓差和低靜態(tài)電流，以最大限度地延長電池壽命。低噪聲操作是RF應(yīng)用的關(guān)鍵參數(shù)，其中電源噪聲會在RF放大器上產(chǎn)生不需要的邊帶，從而降低性能。另一個因素是輸入和輸出上的低電壓操作。最后，便攜性要求對有源器件和無源元件都有嚴(yán)格的尺寸限制。許多采用低噪聲、低壓差穩(wěn)壓器系列的設(shè)計都滿足了這些要求，但有一個孔尚未填補。

反其道而行之

有多種穩(wěn)壓器可供選擇，以提供低噪聲正電源電壓?，F(xiàn)在，可以為負(fù)電源提供類似的性能水平。圖 1 示出了 LT1964 的典型應(yīng)用，LT5 是一款采用 23 引腳 SOT-1964 封裝的新型負(fù)低壓差穩(wěn)壓器。LT?1964 提供了所有負(fù) LDO 中可用的最低噪聲，并且是一款微功率器件。LT3 集成了一些特性，使其適用于多種應(yīng)用。它與各種輸出電容器配合使用時都很穩(wěn)定，ESR 范圍僅為幾毫歐，最高可達(dá) 1Ω。小型陶瓷電容器無需添加ESR，這在其他穩(wěn)壓器中很常見。輸出電容可低至 30μF，以保持穩(wěn)定的輸出。為實現(xiàn)低噪聲操作，從輸出端向 BYP 引腳增加一個小的旁路電容器可將輸出電壓噪聲降低至 <>μV有效值在 10Hz 至 100kHz 范圍內(nèi)。但是，當(dāng)使用噪聲旁路電容時，我們建議使用至少3.3μF的輸出電容。

圖1.低噪聲負(fù)穩(wěn)壓器—典型應(yīng)用。

LT1964 可在一個 200mV 的壓差電壓條件下提供 340mA 的輸出電流，從而使其適合于許多便攜式設(shè)計。輸入電壓范圍為?2V至?20V，因而允許采用寬輸入電源范圍。30μA 的低工作靜態(tài)電流非常適合電池供電型應(yīng)用。靜態(tài)電流得到很好的控制;它不會像許多競爭監(jiān)管機構(gòu)那樣過度上升。另外，LT1964 還提供了一種低功率停機狀態(tài)：當(dāng)停機引腳被拉至地時，輸出被關(guān)斷，靜態(tài)工作電流減小至 3μA。關(guān)斷引腳是雙向的。將停機引腳拉至?2.1V以下或高于+1.6V將接通LT1964，從而提供一個穩(wěn)定的輸出。這種雙向關(guān)斷邏輯允許輕松連接正邏輯或負(fù)邏輯，允許將正電源和負(fù)電源的關(guān)斷引腳驅(qū)動在一起，以便于系統(tǒng)管理。圖 2 示出了 LT1964 基于停機引腳電壓的操作狀態(tài)。如果關(guān)斷引腳未使用，則應(yīng)將其連接到輸入端以確保正常工作。

圖2.SHDN 引腳閾值。

LT1964 提供了許多保護(hù)功能，以緩解設(shè)計難題。LT1964 的輸出可拉至地以上幾伏而不會損壞;它可以被拉到輸入上方 20V，但仍允許器件啟動和運行。當(dāng)輸入開路或接地時，固定電壓 LT1964 的輸出就像一個大電阻器（通常為 500kΩ 或更高），而可調(diào) LT1964 器件則充當(dāng)開路，沒有電流流入引腳。當(dāng)輸入由電壓源供電時，輸出將吸收至器件的短路電流，并通過熱限制保護(hù)自身。與其他 IC 電源穩(wěn)壓器一樣，LT1964 提供了安全的工作區(qū)域保護(hù)。該保護(hù)在輸入至輸出差分大于?7V時激活，隨著差分的增加而降低電流限值，并將功率晶體管保持在安全的工作區(qū)域內(nèi)。

LT1964 可用作一個固定 ?5V 穩(wěn)壓器和兩個不同的可調(diào)版本，基準(zhǔn)電壓為 ?1.22V。LT1964-5 帶出了所有功能，而在其他版本上增加調(diào)整引腳則需要犧牲兩種功能之一。對于 LT1964-SD，旁路引腳未連接，而停機引腳則被引出。這允許穩(wěn)壓器正常工作，但無法實現(xiàn)最低噪聲操作。對于 LT1964-BYP，停機引腳在內(nèi)部連接至輸入，而旁路引腳則被引出，以通過增加一個小的基準(zhǔn)旁路電容器來實現(xiàn)低噪聲操作。

衡量性能

確定LDO性能通常非常簡單。大多數(shù)特性都易于定義，可通過直流測試或脈沖測試輕松獲得測量，以限制功耗。建立和驗證低噪聲性能可能非常棘手，尤其是在處理超低噪聲輸出時。凌力爾特致力于為客戶提供有關(guān)噪聲性能的準(zhǔn)確、相關(guān)的數(shù)據(jù)。有關(guān)測量輸出電壓噪聲的詳細(xì)信息，請參見凌力爾特應(yīng)用筆記83：“低噪聲、低壓差穩(wěn)壓器的性能驗證”。

當(dāng)?shù)驮肼暡僮髦陵P(guān)重要時，小基準(zhǔn)旁路電容可顯著降低輸出噪聲。圖 3 和圖 4 示出了 LT1964-5 的輸出（采用和不采用低噪聲基準(zhǔn)旁路電容器）。LT1964 在輸入和輸出端均采用 10μF X5R 陶瓷電容器進(jìn)行了測試，其中 0.01μF 用于基準(zhǔn)旁路。圖 5 示出了 LT1964-BYP 和 LT1964-5 在添加不同量的基準(zhǔn)旁路時噪聲頻譜密度。測試使用滿200mA負(fù)載完成，以提供最壞的工作條件。四節(jié)D-cell電池提供輸入電壓，以避免輸入電源噪聲饋入輸出和破壞噪聲測量的問題。在任何低噪聲線性穩(wěn)壓器中進(jìn)行設(shè)計時，都必須考慮這一警告;器件沒有無限的電源抑制，并且會通過部分輸入紋波到達(dá)輸出。此外，必須注意布局和屏蔽注意事項。靠近嘈雜的信號走線會誘發(fā)不必要的串?dāng)_，從而偽裝成輸出電壓噪聲增加。

圖3.LT1964-5， 10Hz 至 100kHz 輸出噪聲， C拜爾比普= 0。

圖4.LT1964-5， 10Hz 至 100kHz 輸出噪聲， C拜爾比普= 0.01μF.

圖5.輸出噪聲頻譜密度。

在為電源設(shè)計指定穩(wěn)壓器時，LT1964 可提供優(yōu)于競爭產(chǎn)品的明顯優(yōu)勢。LT1964 能夠提供其他穩(wěn)壓器所缺乏的低壓差、較低的靜態(tài)電流、更低的噪聲以及許多其他特性。所有這些特性對于設(shè)計來說可能并不重要，但是當(dāng)任何一個或兩個特性都至關(guān)重要時，LT1964 就成為顯而易見的選擇。

應(yīng)用 LT1964

LT1964 的最佳用途之一是將其與 LT1761 配對。兩款器件均為微功率器件 （LT1761： 20μA IQ， LT1964： 30μA IQ）、低壓差 （LT1761： 300mV 在 100mA 時， LT1964： 340mV 在 200mA）， 低噪聲 （LT1761： 20μV有效值， LT1964： 30μV有效值） 采用 5 引腳 SOT-23 封裝的穩(wěn)壓器。圖6顯示了兩個器件設(shè)計的±5V低噪聲電源。輸入、輸出和基準(zhǔn)旁路電容器在接地兩側(cè)相似，因此在構(gòu)建電路板時需要很少的物料清單。用于兩個穩(wěn)壓器的關(guān)斷邏輯控制允許將兩個穩(wěn)壓器的關(guān)斷引腳連接在一起。將關(guān)斷器拉至地可關(guān)閉兩個器件，并將總靜態(tài)電流限制在僅幾微安。當(dāng)關(guān)斷引腳拉到2V以上時，兩個器件均導(dǎo)通并開始為負(fù)載供電。

圖6.邏輯控制的±5V低噪聲電源。

這種低噪聲電源具有很多功能，同時幾乎沒有遺漏。一個被遺漏的項目是保護(hù)二極管，特別是在設(shè)備的輸出端。許多較舊的穩(wěn)壓器要求在輸出端安裝反向保護(hù)二極管，以防止正穩(wěn)壓器的輸出被拖到負(fù)極，反之亦然。LT1761 和 LT1964 均設(shè)計為允許其各自的輸出被拉至錯誤的地側(cè)，同時仍允許這些器件啟動和操作。這對于共模負(fù)載非常有用，如圖6所示。該電路工作電壓僅為 40μV有效值（在 10Hz 至 100kHz 帶寬內(nèi)）的噪聲，對于噪聲敏感型儀器（如高位數(shù) A/D 和 D/A 電路）來說足夠安靜。RF放大器將在不需要的邊帶中找到最小功率，從而提高電路性能。

該電源的性能詳見圖7和圖8。圖7顯示了共模負(fù)載上的頻譜噪聲密度，而圖8顯示了共模負(fù)載上的峰峰值噪聲。噪聲水平與兩個穩(wěn)壓器輸出端噪聲總和的預(yù)期水平相對應(yīng)?？傆行е翟肼暭s為 40μV有效值，大約等于兩個穩(wěn)壓器輸出噪聲的RMS總和。正極的最大負(fù)載為100mA，負(fù)極的最大負(fù)載為200mA。在最大負(fù)載電流下，兩個輸入均在比調(diào)節(jié)輸出電壓高約 300mV 時進(jìn)入壓差，從而最大限度地延長電池壽命。負(fù)載電流較輕時，壓差較低。靜態(tài)電流在壓差下得到很好的控制，不會像許多其他線性穩(wěn)壓器那樣上升。通常，穩(wěn)壓器的一個特性不足以滿足設(shè)計要求。LT1761 和 LT1964 均試圖滿足任何和所有需求。

圖8.低噪聲提供 10Hz 至 100kHz 輸出噪聲。

結(jié)論

LT200 能夠在 340mV 壓差條件下提供 1964mA 的輸出電流，僅吸收 30μA 的靜態(tài)電流，在停機模式中降至 3μA。其小尺寸和與小型低成本組件配合使用的能力便于便攜式電源設(shè)計。一個雙向邏輯關(guān)斷引腳允許與現(xiàn)有的正穩(wěn)壓器輕松連接，而無需增加額外的外部元件。

LT1964 完善了凌力爾特提供的低噪聲穩(wěn)壓器產(chǎn)品。這些穩(wěn)壓器系列提供寬范圍的輸出電流、低壓差和超低輸出電壓噪聲。安靜輸出是精心設(shè)計的電路的結(jié)果，該電路可與各種外部無源元件配合使用，從而實現(xiàn)低成本、緊密間隔的設(shè)計。為新設(shè)計設(shè)計低噪聲電源不再是令人頭疼的問題。

審核編輯：郭婷