當說到給那些對噪聲敏感的模擬、RF和傳感器 應用供電時，低壓差( LDO )線性穩壓器通常比功能相同的開關穩壓器更受用戶的青睞。低噪聲 LDO 可為眾多的 模擬 /RF 設計供電，包括頻率合成器( PLL / VCO )、 RF 混頻器和調制器、高速和高分辨率數據轉換器 ( ADC 和 DAC )以及高精度傳感器。然而，這些應用對于功能和靈敏度的要求已經開始逐步考驗著傳統低噪聲 LDO 的性能極限。

例如，在許多高端VCO 中，電源噪聲直接影響著 VCO 輸出相位噪聲(抖動)。而且，為了滿足整體 系統效率要求，LDO 通常對噪聲相對較大的開關轉換器之輸出進行后置穩壓，因此 LDO 的高頻電源抑 制比 ( PSRR )性能變得至關重要。憑借其超低輸出 噪聲和超高 PSRR 性能，GM1200 能夠直接為某些對噪聲最為敏感的應用供電，同時對開關轉換器的 輸出實施后置穩壓，并不需要龐大的濾波電路。表 1 比較了 GM1200 與傳統低噪聲穩壓器的噪聲性能。

表1 GM1200 與傳統低噪聲LDO 的比較

   

高性能、可靠性和易用性

 

GM1200是一款高性能低壓差線性穩壓器，其采用共模半導體的超低噪聲和超高PSRR 架構以為對噪聲敏感的應用供電。GM1200 盡管擁有高性能，但其同時也保持了易用性和可靠性。圖1 為該器件的一款典型應用電路，2022年共模半導體推出了纖巧型的3mm x 3mm DFN 封裝的GM1200，可使整體解決方案尺寸保持小巧。2023年又推出了MSOP封裝的GM1200，易于焊接的同時保持成本不增加。

GM1200 被設計為一款后隨高性能電壓緩沖器的高精度電流基準，其可容易地通過并聯以增加輸出電流、在PCB 上散播熱量并進一步降低噪聲，輸出噪聲的降幅為并聯器件數目的平方根。該器件基于電流基準的架構可提供寬輸出電壓范圍( 1.5V 至 15V ) 并保持單位增益運作，從而獲得了幾乎恒定的輸出噪聲、PSRR、帶寬和負載調節，這與編程輸出電壓無關。

  

圖1 GM1200 的典型應用

除了提供超低噪聲和超高PSRR 性能之外， GM1200 還擁有豐富的其他特性，例如：可編程電流限值、可編程電源良好門限和快速啟動能力。 此外，GM1200 包括內部電流限制以及具遲滯的熱限制功能，可用于提供安全工作區保護。

超低輸出噪聲

憑借其0.8 μVRMS 的輸出噪聲 ( 在 10Hz 至 100kHz 帶寬內)，GM1200 成為了國內首款噪聲低于1 μVRMS 的穩壓器，如圖2 所示。GM1200 的超低噪聲性能可開辟以往無法實現的應用，或者需要采用昂貴笨重的濾波組件才能實現的應用。

   

圖2 輸出噪聲：10Hz 至 100kHz

SET 引腳電容器 ( CSET ) 負責對基準電流噪聲、 (誤差放大器輸入級) 的基極電流噪聲以及 SET 引 腳電阻器 ( RSET ) 的固有熱噪聲進行旁路。如圖 3 所示，通過增加CSET 可顯著地改善低頻噪聲性能。當采用一個4.7 μF CSET 時，輸出噪聲在10Hz 時低于 100nV/√Hz。需要注意的是，電容器還會產生 1/f 噪聲，特別是電解電容器。為了盡量降低1/f 噪聲，應在 SET 引腳上采用陶瓷電容器、鉭電容器或薄膜電容器。

 

  

圖4 噪聲頻譜密度

利用電池或較低噪聲的電壓基準對 SET 引腳進行驅動可減少低于10Hz處的噪聲。這么做基本上可以消除較低頻率上的基準電流噪聲，僅剩下極低的誤差放大器噪聲，這是驅動SET 引腳電流基準架構的另一項優勢。此外，積分 RMS 噪聲還會隨著SET 引腳電容的增大而得到改善，在采用大于 2.2 μF CSET 的情況下噪聲可降至1 μVRMS 以下。

需要注意的是，通過增大SET 引腳旁路電容以降低輸出噪聲通常會導致啟動時間的增加。但是，GM1200 的快速啟動電路可顯著減少啟動時間。該快速啟動電路可容易地利用兩個電阻器來配置VOUT的分壓比，使得VOUT分壓后的電壓值略大于PGFB的最大值。在PGFB大于上升閾值前，SET引腳電流約為2mA，因而能大幅減少啟動的所需的時間。

 

超高PSRR 性能

 

當給對噪聲敏感的應用供電時，GM1200 的高PSRR是很重要的。圖4 示出了GM1200 令人難以置信的低頻和高頻PSRR 性能，接近 120dB (在120Hz )、82dB ( 在 1MHz ) 和優于 80dB ( 一直到 3MHz )。 當負載電流減小時，PSRR 性能則更好，如圖 8 所示。

 

  

圖 4 PSRR 性能

 

在那些采用GM1200 對開關轉換器的輸出進行后置穩壓的應用中，盡管GM1200的PSRR很高，仍然必須謹慎地對待從開關轉換器至GM1200 輸出的電磁耦合。特別地，不僅開關轉換器的“熱環路” (hot-loop)應盡可能地小，由開關電源 IC、輸出電感器和輸出電容器(用于一個降壓型轉換器)形成 的“暖環路”(warm-loop) ( AC 電流在高開關頻率下流動)也應該盡量地縮小，而且應對其進行屏蔽 或將其布設在距離超低噪聲器件( 比如：GM1200 及其負載)幾十厘米的地方。GM1200 在很寬的頻率范圍內擁有超高的 PSRR，因此可實現上游開關轉換器的較低頻運作 (以改善效率和EMI)，而且在為那些對噪聲敏感的應用供電時完全不需要增加濾波器組件尺寸。同時也可實現上游開關轉換器的較高頻運作（改善尺寸和低頻敏感區域），在1MHz處高于80dB的PSRR可最大程度的抑制轉換器輸出紋波的影響。

 

結論

 

GM1200 突破性的噪聲和 PSRR 性能，再加上其可靠性和易用性，使之非常適合為噪聲敏感型應用供電。憑借其基于電流基準的架構，噪聲和 PSRR 性能不會受到輸出電壓的影響。此外，還可以把多個 GM1200 直接并聯起來，以進一步降低輸出噪聲、增加輸出電流和減少 PCB 上散播的熱量。

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