Autor: Texas Instruments Aaron Paxton

Na minha última postagem no blog LDO básico: Noise - Parte 1, eu discuti como para reduzir o ruído de saída e método de controle de taxa de variação para uma tensão de referência (CNR / SS) um capacitor ligado em paralelo. Neste post, vou discutir uma outra maneira para reduzir o ruído de saída: capacitor feedforward (CFF) antes do uso.

O que é um capacitor feed-forward?

É um recipiente opcional realimentação condensador de topo, a metade superior da resistência em paralelo com o divisor resistivo, tal como mostrado na FIG.

Figura 1: condensador de realimentação NMOS regulador baixa de desistência (LDO)

condensador de redução de ruído (CNR / SS) De modo semelhante, o condensador possuindo uma pluralidade de alimentação antes de adicionar efeito. A redução de ruído principal é ainda mais a estabilidade melhorada que compreende, em resposta à carga e da fonte de alimentação razão de rejeição (PSRR). ( "Feedforward desvantagens de condensadores de baixa regulador de tensão abandono antes da utilização," Application Report discussão destes benefícios detalhado.) É de notar que condensador de realimentação antes usando apenas ser utilizados quando o LDO pode ser ajustado, porque a rede de resistências externo.

Redução de ruído

Pode ser ajustada utilizando o amplificador de erro LDO e o amplificador de erro usa uma rede de resistências (R1 e R2) para aumentar o ganho de tensão de referência para accionar a porta do FET, o qual é muito semelhante ao do amplificador não-inversora. tensão de referência DC vai aumentar? ? ? Times. No entanto, tendo em conta a largura de banda do amplificador de erro, você também pode contar com alguns de tensão de referência AC elementos de função de amplificação.

Através da metade superior de um resistor divisor de capacitor resistor shunt, você introduzir um shunt para uma faixa de freqüência particular. Em outras palavras, vocês são os componentes AC dentro da faixa de frequência que contribuem para o ganho de unidade, então R1 simular um curto-circuito. (Tenha em mente que as propriedades de impedância do capacitor usado para determinar se a faixa de freqüência.)

Como se mostra na FIG, 2 é possível ver que o uso de valores diferentes CFF, TPS7A91 efeito diminuir o ruído.

FIG 2: TPS7A91 valores de frequência de ruído e comparada CFF

Metade de um capacitor 100nF através do resistor em paralelo a um divisor resistor, o ruído pode ser reduzido de 9VRMS 4.9VRMS.

Melhorar a estabilidade e resposta transitória

Adicionar um CFF também introduz zero (ZFF) e pólos (PFF) é um loop de feedback LDO, são calculados, consulte equações 1 e 2:

ZFF = 1 / (2 x x x R1 CFF) (1)

PFF = 1 / (2 x x R1 R2 // x CFF) (2)

Antes de atingir a frequência de ganho unitário do ponto zero é formada, a margem de fase pode ser melhorada, como mostrado na FIG.

Ganho / diagrama de fases de um LDO típica usando uma compensação para a frente só se alimentam: Figura 3

Você pode ver que, se não houver ZFF, terá lugar com antecedência sobre ganho unitário de cerca de 200kHz. Ao adicionar zero, move-se a unidade de freqüência ganho para a direita um pouco (~ 300 kHz), mas a margem aumenta de fase. Desde PFF localizado à direita da freqüência de ganho unitário, de modo que a margem de fase do impacto é mínimo.

Na melhoria da carga LDO de resposta transitória, você verá uma margem de aumento fase significativa. Depois de aumentar a margem de fase, a saída LDO e a diminuição da oscilação é mais rápido e estável.

melhorar PSRR

Dependendo da pole e configuração zero, você pode também ganho engenhosa reduzir a deriva. A Figura 3 mostra o efeito sobre o ganho de zero desde o início do declínio de 100kHz. Ao aumentar o ganho na banda, você também vai melhorar a resposta da malha da banda. Isto irá melhorar a faixa de freqüência PSRR específico. Ver Figura 4.

FIG 4: TPS7A8300PSRR vs. valores de frequência e CFF

Como mostrado, o valor da capacitância aumenta CFF, zero será empurrado para a esquerda. rendimento nascimento melhor PSRR resposta de circuito e a gama de frequências inferior correspondente.

Claro, você deve selecionar o valor CFF apropriado e adicionar zeros e pólos ZFF PFF, de modo a não causar instabilidade. CFF para cumprir com os limites acima indicados neste quadro de dados, pode ser impedida de ser situação instável. CFF valores grande capacitância pode causar outros problemas descritos no relatório de aplicação anterior.

A Tabela 1 apresenta as regras de ouro sobre como CNR e CFF ruído.

 parâmetros

ruído

 baixa frequência

(

freqüência

(1kHz-100kHz)

alta freqüência

( > 100kHz)

 condensador de redução de ruído (CNR)

+++

+

Sem efeito

 condensador de realimentação (CFF)

+

+++

+

Tabela 1: CNR e frequência CFFvs

conclusão

Tal como aqui discutido, pode adicionar um condensador de redução de ruído de alimentação para a frente, uma estabilidade melhorada, e em resposta a PSRR carga. Claro, você deve selecionar cuidadosamente o capacitor para manter a estabilidade. Se capacitor de redução de ruído, o desempenho AC irá melhorar significativamente. Você precisa manter em mente estas são algumas maneiras para poder otimizar a oferta.