隨著各種智能終端和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的功能越來越智能化，各種終端和傳感器也越來越多，同時(shí)對微弱信號的探索也提出了更高的挑戰(zhàn)，所以對于產(chǎn)品中的電源紋波和噪聲要求也越來越嚴(yán)苛，ADI之前推出了LT1763低噪聲的LDO電源產(chǎn)品，這次測試的是噪聲性能更好的LT3045產(chǎn)品。其具備低至0.8uVrms和2nV/√HZ@10KHz的噪聲，在1MHz時(shí)還具備76dB的超高共模抑制比（PSRR）。同時(shí)其1.8-20V的超寬輸入電壓范圍和0.26V的低壓差，為各種智能產(chǎn)品和傳感器產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供高質(zhì)量的供電。
在實(shí)測之前，我們先得解決超低紋波測量的問題。一般示波器的底噪都在幾十uV以上，甚至幾mV，那么如何進(jìn)行LT3045這種低至nV級的紋波和噪聲呢？
我們需要通過噪聲放大器將紋波噪聲信號放大10000倍，讓信號幅度滿足示波器的測量，再設(shè)置示波器衰減10000倍測得紋波噪聲值。在使用噪聲放大器測量之前，先需要對噪聲放大器的頻坦響應(yīng)做一個測量，看看是否滿足測試要求。頻坦測試采用信號發(fā)生器注入信號，而信號放大器的最低輸出幅值一般也是10-20mV，放大10000倍后會使噪聲放大器進(jìn)入飽和狀態(tài)，所以還得對信號放大器輸出的信號進(jìn)行衰減后再測試。
先對這個自制的40倍的衰減器做一下掃頻。
直接采用示波器的PSRR測試功能，對其進(jìn)行掃頻測試其衰減比例。實(shí)測衰減為32dB，計(jì)算40倍的衰減，20log(CH2/CH1)=20log*40=32dB。
從測試結(jié)果可以看出，在1MHz以內(nèi)，衰減倍率還是非常穩(wěn)定的。
接下來將衰減后的信號注入到噪聲放大器，對噪聲放大器的頻坦做測量。
此款噪聲放大器基于凌特AN124做了些部分改進(jìn)，同時(shí)借鑒了樂老師的作品，將帶寬做了點(diǎn)擴(kuò)展。
將AFG信號通過40倍衰減后，送入噪聲放大器的輸入端，同時(shí)連接到示波器的通道1，將噪聲放大器的輸出端連接到示波器的通道2，進(jìn)行頻坦曲線測試。
從掃頻的曲線中可以看出，噪聲放大器的衰減增益為-80dB，則其放大倍數(shù)為10000倍，在10KHz范圍內(nèi)，頻坦響應(yīng)還不錯。
下面來進(jìn)行一下實(shí)測：
左邊的LT1763低噪聲LDO和右邊的超低噪聲LT3045對比測試.
為了杜絕氣流和溫度的影響，測試都是將2塊板子放在紙箱中接線后密封測試的。
此時(shí)設(shè)定的輸出電壓為2.5V，采用一顆5歐姆的電阻作為負(fù)載，負(fù)載電流0.5A左右。
通過噪聲放大器放大10000倍后，再采用示波器衰減10000倍測得的紋波噪聲。
在10KHZ帶寬下，LT1763的紋波RMS值實(shí)測為8.318uV，LT3045的紋波RMS值實(shí)測為781.5nV。低于規(guī)格書標(biāo)稱的0.8uV。
在1KHZ帶寬下，LT1763的紋波RMS值實(shí)測為8.916uV，LT3045的紋波RMS值實(shí)測為692.9nV。表現(xiàn)非常優(yōu)異。
在100Hz下， LT1763的紋波RMS值實(shí)測為7.471uV，LT3045的紋波RMS值實(shí)測為652.6nV。
在10Hz下， LT1763的紋波RMS值實(shí)測為3.215uV，LT3045的紋波RMS值實(shí)測為379nV。噪聲幅度大幅度降低。雖然LT1763已經(jīng)是低噪聲LDO產(chǎn)品了，但LT3045的紋波RMS值仍然比LT1763小了10倍左右。
當(dāng)涉及對噪聲敏感的模擬/射頻應(yīng)用（常見于測試和測量系統(tǒng)中，其機(jī)器或設(shè)備的測量精度需要比被測實(shí)體高幾個數(shù)量級）時(shí)，相對于開關(guān)穩(wěn)壓器，LDO穩(wěn)壓器通常是首選。低噪聲LDO穩(wěn)壓器為各種模擬/射頻設(shè)計(jì)供電，包括頻率合成器(PLL/VCO)、射頻混頻器和調(diào)制器、高分辨率的高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器以及精密傳感器。然而，這些應(yīng)用的靈敏度已經(jīng)達(dá)到了傳統(tǒng)低噪聲LDO穩(wěn)壓器的測試極限。例如，在許多高端VCO中，電源噪聲直接影響VCO輸出相位噪聲（抖動）。此外，為了滿足整體系統(tǒng)效率的要求，LDO穩(wěn)壓器通常用于對噪聲相對較高的開關(guān)轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行后級調(diào)節(jié)，因此LDO的高頻電源紋波抑制(PSRR)性能變得至關(guān)重要。再者，與業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的開關(guān)穩(wěn)壓器相比，LDO穩(wěn)壓器的噪聲水平可降低兩到三個數(shù)量級，從mV (rms)范圍降至幾個uV (rms)范圍。
接下來在看看將輸出電壓設(shè)定提高到3.3V看看：
采用一顆4.7歐姆串了2個1歐姆的電阻作為負(fù)載，負(fù)載電流基本是滿載0.5A。
從結(jié)果中看：
LT1763隨著輸出電壓的升高，輸出紋波噪聲明顯會高了一些，但LT3045的紋波雖然也有波動，但基本不變。
由于LT3045是采用基于電流基準(zhǔn)的架構(gòu)，精密電流源基準(zhǔn)后面接著高性能的單位增益緩沖器，可實(shí)現(xiàn)幾乎恒定的帶寬、噪聲PSRR和負(fù)載調(diào)整性能，不受輸出電壓影響。LT1763輸出噪聲會輸出電壓的變化而變化。LT3045由于是單位增益，輸出噪聲不會隨輸出電壓的變化而變化。
由于上面的測試是基于直流電源的供電，下面采用帶有紋波輸出的BUCK電源給LT3045供電，先對基于LT8068的BUCK電源DEMO進(jìn)行紋波測試看看：
基于LT8068的BUCK輸出紋波p_pk值為10.92mV。
將LT3045連接到LT8068的輸出端，再進(jìn)行紋波和噪聲測試：
從圖中可以看出，級聯(lián)到帶有紋波輸出的LT8068的輸出端，紋波噪聲與直流電源供電相比，基本沒變，仔細(xì)看稍微有點(diǎn)變小了，不排除是LT8068輸出到LT3045的線較短的影響。可見，LT3045對輸入端的紋波抑制能力非常強(qiáng)，得益于其超高的PSRR共模抑制比。
接下來再看看其超低點(diǎn)噪聲的表現(xiàn)：
實(shí)測其超低點(diǎn)噪聲低于其標(biāo)稱的2nV/√HZ@10KHz，達(dá)到了驚人的1.892nV/√HZ@10KHz
LT1763根據(jù)規(guī)格書，在比輸出電壓略高1V的輸入電壓下，注入50mV的干擾信號，進(jìn)行PSRR曲線測試：
從測試的結(jié)果來看，其最大共模抑制比出現(xiàn)在649.5Hz，達(dá)到了90.48dB。不過實(shí)測到30Hz以內(nèi)的信號比較動蕩，可能是受限于注入放大器和示波器分辨率及底噪的限制。從10Hz-20MHz的共模抑制比曲線中，最低點(diǎn)為4.657MHz，只有1.04dB的共模抑制比。在1MHz左右時(shí)，其共模抑制比實(shí)測只有26.8dB左右。
由于LT3045的共模抑制比非常高，注入低幅度的干擾時(shí)輸出端基本不會有干擾信號，所以，接下來再采用信號注入放大器給LT3045的輸入端注入在12V輸入的條件注入極限的正負(fù)8V的干擾信號，看看其共模抑制比的表現(xiàn)：
從測試的結(jié)果來看，其最大共模抑制比出現(xiàn)在31.67Hz，達(dá)到了144.1dB。從10Hz-20MHz的共模抑制比曲線中，最低點(diǎn)為2.577MHz，但也有59.46dB的共模抑制比。另外，在1MHz左右時(shí)，其共模抑制比實(shí)測達(dá)到了70.89dB，接近標(biāo)稱的76dB，可謂表現(xiàn)優(yōu)異。
相比之下，LT3045在1MHz時(shí)的共模抑制能力比LT1763高了整整50 dB。
對于LT3045如此優(yōu)異的超低噪聲表現(xiàn)，為智能終端和傳感器領(lǐng)域提高了高質(zhì)量的供電系統(tǒng)，促進(jìn)人類發(fā)展探索更微弱信號的檢測和發(fā)展。
