【导读】于周详电子体系中，电源噪声一直是工程师面对的焦点挑战。例如，当模数转换器（ADC）的输出呈现随机误差时，其泉源往往是供电轨上的噪声耦合到了压控振荡器（VCO），进而激发时钟抖动，致使采样时序过错。传统方案需依靠低压差线性稳压器（LDO）来按捺噪声，但LDO于高压差或者年夜电流场景下效率低下，发烧严峻。最近几年来，开关模式电源（SMPS）经由过程Silent Switcher®架谈判电磁滋扰屏蔽技能实现了冲破，可以或许直接为噪声敏感型器件（如高速ADC、锁相环）供电，同时连结与LDO相媲美的信噪比（SNR）。

择要

于周详电子体系中，电源噪声一直是工程师面对的焦点挑战。例如，当模数转换器（ADC）的输出呈现随机误差时，其泉源往往是供电轨上的噪声耦合到了压控振荡器（VCO），进而激发时钟抖动，致使采样时序过错。传统方案需依靠低压差线性稳压器（LDO）来按捺噪声，但LDO于高压差或者年夜电流场景下效率低下，发烧严峻。最近几年来，开关模式电源（SMPS）经由过程Silent Switcher®架谈判电磁滋扰屏蔽技能实现了冲破，可以或许直接为噪声敏感型器件（如高速ADC、锁相环）供电，同时连结与LDO相媲美的信噪比（SNR）。

弁言

您是否碰到过ADC的输出成果呈现稍微误差及随机变化的环境？这多是由ADC体系内部的噪声引起的。一个常见的噪声源是压控振荡器(VCO)的供电轨。此供电轨上的噪声可能会给时钟旌旗灯号带来抖动，而时钟旌旗灯号随后会用作ADC的采样时钟。假如抖动较年夜，ADC转换就可能呈现偏差，进而孕育发生异样数据。

尽人皆知，SMPS于电压转换历程中需要举行开关操作，是以不成防止地会孕育发生噪声。假如将SMPS用在时钟的供电轨，就会将噪声引入ADC体系。为了尽可能减小偏差，凡是采器具备噪声按捺能力的LDO稳压器为噪声敏感型器件供电。

ADI公司的LTM8080降压型稳压器SMPS等器件，集成为了后调治双LDO稳压器及噪声按捺技能。近似在自力的LT3045LDO稳压器，这款SMPS器件可以或许提供低噪声供电轨。

为何必需存眷供电轨噪声？

供电轨噪声是可以或许对于体系机能孕育发生显著影响的一个要害因素。图1中，LT3045 LDO稳压器用作低噪声供电轨，为ADF4372频率合成器的VCO供电。然后，ADF4372为AD9208ADC及FPGA板天生时钟旌旗灯号。图2显示了从LT3045 LDO稳压器输出得到的相位噪声图，此图可作为比力备选供电轨方案的基准。

图1.VCO/ADC设置的基本框图

图2.作为基准的LT3045相位噪声图（1 GHz，2 MHz规模）

相较在基准设计，假如采用噪声较高的供电轨，噪声频谱图会不太抱负，如图3所示，此中边带略有升高。当这些边带到达必然程度时，会给ADC采样时钟的上升沿带来抖动（图4）。成果，ADC会于非预期的时间点对于模仿输入旌旗灯号举行采样，致使天生包罗位过错的异样数据字。

位过错的发生可能会造成显著的后果，特别是当位过错很严峻时。ADC的现实数据字与预期数据字的误差可能会触发体系呈现不测举动。例如，假如数据字唆使的输入电压高在现实电压，器件可能会于体系还没有预备好的环境下被提早激活。于安全要害运用中，这类不测状况可能会致使安全特征被禁用。

图3.高噪声SMPS的相位噪声图示例（1.23 GHz，2 MHz规模）

患上益在EMI噪声屏蔽技能，SMPS此刻可以放置于LDO稳压器四周，而不会将开关噪声耦合到LDO稳压器的输出端。假如将SMPS及LDO稳压器封装于一路，除了了降低噪声以外，还有能得到其他上风。拜见表1。

图4.高噪声VCO供电轨引起ADC采样时钟边缘抖动（VCO输出），进而造成ADC采样偏差

单个封装中集成开关降压转换器及LDO稳压器的上风

表1.SMPS + LDO稳压器相较在自力LDO稳压器的上风

将关降压转换器(SMPS)与LDO稳压器集在一体的器件具有多项上风。它可以由12 V或者24 V等尺度供电轨供电，输入电源很是矫捷。此外，可以设计中间总线来维持一个高在LDO稳压器输出的特定电压，如许纵然器件由较高电压供电也能不变事情。这类“电压输入到输出节制”(VIOC)特征经由过程节制上游SMPS的输出，确保LDO稳压用具有设定的裕量。要想于晋升效率的同时连结电源按捺比(PSRR)，VIOC不成或者缺。

SMPS与LDO稳压器的组合，使患上对于噪声敏感的布线可以于器件内部电路中举行。是以，只需于PCB层面运用基本布线技能，即足以优化器件的噪声机能。

此外，患上益在彻底集成的EMI噪声屏蔽，片内SMPS的噪声不是向各个标的目的辐射，而是被指导至阔别LDO稳压器的标的目的。这项技能使患上开关稳压器可以放置于LDO稳压器四周，而不会影响LDO稳压器的噪声按捺能力。是以，这款彻底集成的器件可以安插于已往因噪声问题而不合适安插SMPS的区域。

假如器件的SMPS部门可以或许提供比LDO稳压器额定值更年夜的电流，则可以将多个LDO稳压器集成到封装中。此外，外部LDO稳压器可以毗连到中间总线，从而为用户的设计提供更年夜的矫捷性。

为了确保切合器件数据手册中提到的规格，咱们对于这款彻底集成的SMPS加LDO稳压器组合器件举行了周全的测试，以包管器件满意划定的要求。

噪声低如LDO稳压器的开关降压转换器

与基准LDO稳压器方案比拟，LTM8080的输入电源电压矫捷性更年夜，并且功率损耗更低。图5展示了采用LTM8080的示例解决方案，表现了设计矫捷性。LTM8080与共封装的降压稳压器及LDO稳压器一路，集成为了EMI噪声屏蔽，可以或许有用指导辐射噪声的流传标的目的。

图5.LTM8080解决方案代替了ADF4372SD2Z评估板上的两个LT3045 LDO稳压器，并且撑持可选的用户自界说第三LDO稳压器输出，以实现更年夜的体系矫捷性。

比力LTM8080及LT3045的噪声按捺能力，二者的丈量成果险些彻底一致。表2展示了SNR比力成果，图6显示了相位噪声图。是以，LTM8080可用作LT3045的替换方案，既能有用削减位过错，又能很好地按捺噪声。

表2.SNR比力：LTM8080对于比LT3045

图6.相位噪声图：LTM8080（左）与LT3045（右）

结论

测试成果清晰地注解，具有进步前辈噪声按捺技能（例如EMI噪声屏蔽）的SMPS器件可以有用代替LDO稳压器来为噪声敏感型供电轨供电。只管观点验证重要针对于VCO供电轨，但集成SMPS及LDO稳压器的解决方案所具有的设计矫捷性，也能惠和很多其他对于噪声敏感的运用。

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