Достижения в области технологий LDO.Часть вторая
ОПТИМИЗАЦИЯ ХАРАКТЕРИСТИК
Для примера рассмотрим требования к собственному шуму — этот параметр чрезвычайно важен, когда LDO используется для питания чувствительных аналоговых или радиочастотных цепей.
В схемах LDO основным источником шума является модуль bandgap (источник опорного напряжения — ИОН). Если необходимо снизить собственные шумы LDO-стабилизатора, то в первую очередь необходимо обратить внимание именно на этот модуль. Уровень шумов можно понизить с помощью увеличения площади транзисторов, но тогда увеличиваются размеры и стоимость микросхемы. Другим
способом является повышение тока коллектора, который протекает через дифференциальную пару модуля ИОН. Недостатком является то, что одновременно при этом будет увеличиваться и значение статического тока. Другим часто используемым способом для уменьшения уровня шумов является внешний конденсатор, который подключается к выводам внутренней схемы ИОН. Этот конденсатор используется в качестве фильтра и помогает значительно улучшить шумовые характеристики микросхемы. Недостатком такого способа является использование дополнительного внешнего компонента и необходимость добавить еще один вывод к корпусу — для подключения конденсатора. Итак, в этом случае необходим поиск оптимального решения, когда стоимость и размер схемы вступают в противоречие с требованиями к низкому уровню собственных шумов. На рисунке 1 показана схема с использованием внешнего кон-
денсатора и графики зависимости шума напряжения от частоты на примере обычного CMOS LDO — микросхемы LP3985. На графиках, расположенных в правой части рисунка 1, можно заметить существенно уменьшение уровня собственных шумов при подключении внешнего конденсатора (емкостью Свнеш = 0,01 мкФ). Заметим также, что использование внешнего конденсатора не только помогает снизить уровень шумов для схемы ИОН, но и улучшает PSSR-харак-теристики схемы.
Для того, чтобы добиться оптимальных характеристик для одной группы параметров, при этом не оказывая отрицательного влияния на другие характеристики, часто приходится вносить изменения в архитектуру микросхемы (см. рисунок 2). Слева на рисунке 2 показана блок-схема обычного LDO-стабилизатора — выходное напряжение с помощью резистив-ного делителя напряжения (может использоваться как внутренний, так и внешний делитель) подается на вход усилителя ошибки (рассогласования), где сравнивается с внутренним опорным напряжением. Выход усилителя рассогласования управляет проходным транзистором (pass transistor), который и определяет значение выходного напряжения.
В правой части рисунка 2 показана архитектура, которая реализована в современных микросхемах LDO серии LP5900, которые были специально спроектированы так, чтобы получить низкий уровень собственных шумов и улучшить характеристики PSSR. Здесь мы видим, что напряжение на выходе модуля ИОН усиливается до значения, которое должно составлять выходное напряжение, затем оно подается на внутренний фильтр для подавления шумов и после этого — на вход усилителя ошибки. Выходное напряжение LDO непосредственно подается на вход усилителя ошибки, резистивный делитель здесь не используется.
|
