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日志

实测0.8uVrms超低噪声稳压器LT3045的宽带输出噪音

已有 4302 次阅读2019-10-14 17:23

此内容由EEWORLD论坛网友jackfrost原创,如需转载或用于商业用途需征得作者同意并注明出处


       一直觉得linear是一家了不起的公司,总是能有些非常创新性的高性能模拟器件推出来,前些年就注意到LT出了款LT3045 20V, 500mA, Ultralow Noise, Ultrahigh PSRR Linear Regulator,超低噪声LDO,性能非常卓越,LT官方给出的features如下

      一直也没机会用上,马云家上有肯定有卖的,不过大家都知道上面实在鱼龙混杂假货太多,实在不敢下手,这段时间又想搞点精密的东东玩玩,模拟电源需要些低噪声的LDO,手头有些TI的20uVrms的低噪声LDO,TPS7A49什么的也不错,堪用,某商城能买到的还有TI的TPS7A47低至4uVrms,甚至还有TPS7A87低至3.8uVrms的,价格也都不便宜。不过好多年过去了,始终也没有见过能超过LT3045的,所以一直也是心念念的,这十一放假的前两天,偶然又看到有几家在卖,就找了家看着靠谱的买了几片试试,不过总担心假货太多,还是要做款评估验证板仔细验证下才放心的。这就是强迫症患者在马云家买芯片引发的血案啊。
       LT3045最大的特点就是10Hz~100KHz宽带噪声才0.8uVrms,这个水平目前只有LT3042能达到了,其余的LDO噪声再低也没有低于2uVrms的了吧,不过LT3042只能输出200mA。这就好办了,只要测试出芯片的噪声低于2uVrms,并且输出电流达到500mA就肯定是LT3045无疑了。输出电流测试好办,电子负载一接就清楚了。

       要测量这么低的噪声就不好办了,0.8uVrms的10Hz~100KHz噪声相当于2nV/√Hz ,需要了解1K电阻的约翰逊噪声就4nV/√Hz 了,100KHz带宽下就是1.26uVrms。要测量这么低的噪声就必须有底噪低于测量对象1/3的宽带放大器,也就必须低于0.3uVrms,目前运放宽带输入电压噪声最低的仍旧是AD797 LT1028这些,典型值是0.9~1.2nV/√Hz的水平,相当于0.38uVrms,虽然输入宽带电流噪声有点大为2.0pA/√Hz,不过只要电阻足够小就可以让电流噪声的影响尽量小,10欧情况下输入电流噪声折算成电压大约是6.3nVrms,10欧电阻本身的约翰逊噪声就有0.13uVrms了,如果用50欧姆则是0.28uVrms,可见这个时候电阻本身的约翰逊噪声是主要贡献者了。无论运放噪声如何低,电阻噪声总是在那摆着避不开的。还是采用多年前我做0.1Hz~10Hz超低噪声测试实验时用的OPA2188运放并联降噪大法吧。2颗AD797并联是0.707倍,4颗就是1/2了。

      再估算下一个AD797非反相放大器的RTI噪声,运放输入电压噪声贡献0.38uVrms,10欧电阻贡献0.13uVrms,只要电阻低于100欧,则运放输入电流噪声在其上的贡献就不高于0.063uVrms,这点几乎可以忽略不记了。于是一个前置放大器电路总的RTI大致是√(0.38*0.38+0.13*0.13)=0.4uVrms 100KHZ带宽理论上2颗并联底噪就是0.28uVrms左右,低于0.8的1/3了,足够对付LT3045的超低噪声了。LT官方有篇《AN159 Measuring 2nVHz Noise and 120dB Supply Rejection on Linear Regulators》,电路比较复杂,就只用其中的宽带滤波器部分电路了。不过它的低通4阶滤波器并非是-3DB@100KHZ,而是93KHz附近好像。不过既然LT官方给出这样的实例,就还是按照他的来吧。
        只是为了验证下芯片,所以不打算搞太复杂花太大精力了。这次鸟枪换炮没有用洞洞板了,感谢嘉立创PCB打样才5块钱,我可以尽情发挥想象力不用担心钱包扁扁啊。利用十一的几天时间画了电路板。
       电路分为部分,LT3045和LT3045-1,然后就是超低噪声宽带放大器部分了。电路也比较简洁,从实际测试结果来看是有效的

      一、LT3045 LDO部分,采用2节18650锂电池8.4V供电,输出设置为5.5V,500mA,元件取值正如图上标的。

二、LT3045-1部分,类似LT3045,预留了VIOC引脚外接,打算外接3R33模块的ADJ引脚来实现前面DC-DC BUCK降压模块自动跟踪LT3045-1输出。

三、4xAD797并联超低噪声10HZ~100KHz宽带放大器部分。
    AD797采用ADI官方PDF第15页上的1000倍扩展带宽放大电路,带宽是450KHz。都采用DIP8的器件方便跟换。这部分元件数值如图上,不同的是手头零件限制进行了调整:首先是没有买WIMA MKS4 47uF薄膜电容,还有4.7uF的薄膜电容,所以就考虑暂时不测10HZ这么低的了,100HZ~100KHz的就凑合了,根据理论计算仿真估计,10Hz~100Hz这部分噪声贡献远远不到10Hz~100KHz的10%,甚至不到1%,因此就不打算用到10HZ这么低的高通HPF了,根据手头零件调整吧,这样零件就好选择多了,
       隔直输入采用了22uF x2,输入电阻也采用了51欧,这样电阻的约翰逊噪声以及运放输入电流噪声的影响更低,这样输入一阶RC的-3db点是71Hz
       2阶高通滤波器这部分采用了手头有的2.2uF薄膜电容,其转折频率大致变成了18HZ左右

 

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