El primer LDO con ruido de 0,8µVRMS de la industria tiene una relación de rechazo de potencia de 79dB a 1MHz

Al alimentar aplicaciones analógicas/RF sensibles al ruido,
en general, se prefieren los reguladores lineales de baja pérdida de carga (LDO) a sus
sus contrapartes de conmutación. Los LDO de bajo ruido alimentan una amplia gama de diseños analógicos/RF
diseños analógicos/RF, incluidos los sintetizadores de frecuencia (PLLs/VCOs),
Mezcladores y moduladores de RF, convertidores de datos de alta velocidad y alta resolución
convertidores de datos (ADC y DAC) y sensores de precisión. No obstante,
estas aplicaciones han alcanzado capacidades y sensibilidades
que ponen a prueba los límites de los LDO convencionales de bajo ruido.

Por ejemplo, en muchos VCO de gama alta, el ruido de la fuente de alimentación
afecta directamente al ruido de fase de salida del VCO (jitter). Además,
para cumplir con los requisitos de eficiencia global del sistema, el LDO
suele posregular la salida de un convertidor de conmutación relativamente ruidoso
convertidor de conmutación relativamente ruidoso, por lo que la relación de rechazo de la fuente de alimentación (PSRR) del
(PSRR) del LDO es, por tanto, primordial
importante. Con su ruido de salida ultra bajo y su ultra alto
Rendimiento de la PSRR, el LT3042 puede alimentar directamente algunos
aplicaciones sensibles al ruido, mientras que la salida de un
la salida de un convertidor conmutado, sin necesidad de engorrosos
un filtrado engorroso. La tabla 1 compara el rendimiento de ruido del LT3042
lT3042 con reguladores convencionales de bajo ruido.

El LT3042 aporta potencia sin ruido a la electrónica de alto rendimiento

Tabla 1. El LT3042 comparado con los LDO tradicionales de bajo ruido
ParámetroLT1763LT3062LT3082LT3042
Ruido RMS (10Hz a 100kHz)20µVRMS30µVRMS33µVRMS0.8µVRMS
Ruido de fondo (10kHz)35nV/√Hz80nV/√Hz100nV/√Hz2nV/√Hz
PSRR a 1MHz22dB55dB45dB79dB
PSRR mínima (DC a 1MHz)22dB30dB40dB77dB
Directamente paralelizable
Límite de corriente programable
Activo de alimentación programable
Capacidad de arranque rápido
Rango de salida de carril a carril
Corriente de espera30µA45µA300µA2mA

El LT3042 es un regulador lineal de alto rendimiento y baja caída con un ruido ultrabajo
el regulador lineal de alto rendimiento y ultrabajo ruido de Linear Technology
la arquitectura de Linear Technology para alimentar aplicaciones sensibles al ruido
aplicaciones sensibles al ruido. Incluso con su alto rendimiento,
el LT3042 sigue siendo sencillo
y robusto. La figura 1 es una típica
aplicación y la Figura 2 muestra un completo
un circuito completo de demostración. El sitio
El diminuto encapsulado DFN de 3 mm × 3 mm del LT3042
y los requisitos mínimos de los componentes mantienen el tamaño total del
permiten mantener el tamaño global de la solución.

Figura 1. Aplicación típica del LT3042.

Figura 2: Circuito de demostración del LT3042.

Diseñado como referencia de corriente de precisión
seguido de un buffer de tensión de alto rendimiento
tampón de tensión de alto rendimiento, el LT3042 se pone fácilmente en paralelo para aumentar
para aumentar la corriente de salida, distribuir el calor
calor a través de la placa de circuito impreso y reducir aún más el ruido – la salida
ruido – el ruido de salida disminuye al cuadrado
raíz cuadrada del número de aparatos
en paralelo. Su actual arquitectura basada en referencias
ofrece una amplia gama de tensiones de salida
rango de tensión de salida (de 0V a 15V) manteniendo el funcionamiento con ganancia unitaria
funcionamiento de ganancia unitaria, que ofrece una salida baja
ruido de salida, PSRR y regulación de carga prácticamente constantes
ancho de banda y la regulación de la carga, independientemente del
tensión de salida programada

Además de ofrecer un ruido ultrabajo y
rendimiento PSRR ultra alto, el LT3042
incluye características deseadas en los sistemas modernos
sistemas, como el límite de corriente programable, el
límite de corriente programable, umbral de potencia programable
umbral de potencia programable y capacidad de arranque rápido.
Además, el LT3042 incorpora
funciones de protección para sistemas alimentados por baterías
sistemas alimentados por batería. Su circuito de protección de entrada inversa
el circuito de protección de entrada tolera tensiones de entrada negativas
sin dañar el CI o desarrollar una salida negativa
desarrollando tensiones negativas en la salida, actuando esencialmente como si fuera un diodo ideal
actuando como si fuera un diodo ideal
se conecta en serie con la entrada. En
sistemas de batería de reserva en los que la potencia puede mantenerse más alta
puede mantenerse por encima de la entrada, el
Protección de salida inversa en la entrada del LT3042
de la entrada del LT3042 evita la corriente inversa
flujo de corriente inversa a la alimentación de entrada. El LT3042
incluye un límite interno de corriente de reserva,
así como un límite térmico con histéresis
para la protección de la zona de trabajo segura.

Con sus 0,8µVRMS ruido de salida* en la banda de 10 Hz
a 100kHz, el LT3042 es el primer producto del sector con un ruido de salida inferior a 1µV
el primer chip de la industria por debajo de 1µVRMS controlador de ruido.
La figura 3 compara el ruido de salida integrado del LT3042
ruido de salida integrado del LT3042 de 10Hz a 100kHz a
el LT1763, el regulador de bajo ruido de Linear desde hace más de una década
el regulador de bajo ruido de Linear desde hace más de una década. El rendimiento del LT3042
del LT3042 abre la puerta a aplicaciones
aplicaciones que antes no eran posibles, o
posible, o que requería un filtro caro y engorroso
componentes de filtrado caros y engorrosos.

Figura 3. Ruido de salida: de 10 Hz a 100 kHz.

El condensador del pin SET (CSET) evita el
el ruido de la corriente de referencia, el ruido de la corriente de base
ruido de corriente (de la etapa de entrada del amplificador de error)
del amplificador de error) y la resistencia del pin SET (RSET)
el ruido térmico inherente. Como se muestra en
Figura 4, el rendimiento del ruido de baja frecuencia
el rendimiento mejora significativamente con el aumento deSET. Con un CSETel ruido de salida
es inferior a 20nV/√Hz a 10 Hz. Ten en cuenta que
los condensadores también pueden producir ruido 1/f,
especialmente los condensadores electrolíticos. Para
minimizar el ruido 1/f, utiliza condensadores de cerámica, tantalio o película en
o condensadores de película en la patilla SET.

Figura 4. Densidad espectral del ruido.

Conducción activa del pin SET con un
batería o referencia de tensión de bajo ruido
reduce el ruido por debajo de 10 Hz. Al hacerlo
elimina esencialmente el ruido de la corriente de referencia
corriente de referencia en las frecuencias más bajas, dejando sólo la
sólo el ruido extremadamente bajo del amplificador de error
ruido del amplificador de errores. Esta capacidad de accionar el pin SET es
otra ventaja de la actual arquitectura de referencia
arquitectura. El ruido RMS integrado
el ruido también mejora a medida que el SET
la capacidad de la clavija aumenta por debajo de 1µVRMS con
sólo 2,2µF CSETcomo se muestra en la Figura 5.

Figura 5. Ruido de salida RMS integrado (10 Hz a 100 kHz).

Aumentar la capacidad de derivación del SET
para reducir el ruido de salida suele dar lugar a un
a un aumento del tiempo de arranque. Pero el
El circuito de arranque rápido del LT3042 mitiga esta
esta compensación. El circuito de arranque rápido
es fácil de configurar con dos resistencias
resistencias; la figura 6 muestra la importante mejora en el tiempo de arranque
mejora significativa del tiempo de arranque.

Figura 6. Capacidad de arranque rápido.

La alta PSRR* del LT3042 es importante cuando se trata de alimentar
alimentar aplicaciones sensibles al ruido.
La figura 7 muestra el increíble rendimiento de la PSRR* de baja y alta frecuencia del LT3042
el rendimiento de la PSRR de baja y alta frecuencia del LT3042, que alcanza
casi 120dB a
120Hz, 79dB a 1MHz, y mejor que
70dB hasta 3MHz. El rendimiento de la PSRR
el rendimiento es aún mejor cuando el
corrientes de carga, como se muestra en la figura 8.

Figura 7. Rendimiento de la PSRR.

Figura 8. PSRR para diferentes corrientes de carga.

A diferencia de los LDO convencionales cuya PSRR
se deteriora en las decenas de
de dB al acercarse a la extinción, el
El LT3042 mantiene una alta PSRR incluso con una baja entrada-salida
los diferenciales de entrada-salida. Como se muestra en la figura 9
ilustra, el LT3042 mantiene una PSRR de 70dB
hasta 2MHz con un diferencial de entrada/salida de sólo 1V
diferencial y casi 60dB de PSRR hasta
2MHz con un diferencial de entrada/salida de sólo 600mV
diferencial. Esta capacidad permite a la
LT3042 para postregular convertidores de conmutación
convertidores con bajos diferenciales de entrada/salida para
alta eficiencia, mientras que su
El rendimiento de la PSRR cumple los requisitos
aplicaciones sensibles al ruido.

Figura 9. PSRR en función del diferencial de entrada/salida.

En las aplicaciones en las que el LT3042 es
postregulación de la salida de un convertidor de conmutación para
para conseguir una PSRR ultra alta a altas frecuencias, hay que tener cuidado
a altas frecuencias, hay que tener cuidado
con el acoplamiento electromagnético del
el convertidor de conmutación a la salida del
el LT3042. En particular, aunque el bucle caliente
del convertidor de conmutación debe ser como
ser lo más pequeño posible, el «bucle caliente» (con corrientes de CA que fluyen en el convertidor de conmutación) debe ser lo más grande posible
(con corrientes de CA que fluyen a la frecuencia de conmutación
frecuencia de conmutación) formada por el interruptor
IC, inductor de salida y condensador de salida
(para un convertidor buck) también debe minimizarse, y debe
minimizado, y debe estar blindado
o colocado a unos centímetros de
dispositivos de muy bajo ruido como el LT3042
y su carga. Aunque la orientación del LT3042
con respecto al «bucle caliente», la orientación del LT3042
puede optimizarse para el acoplamiento magnético
acoplamiento magnético, puede ser difícil en la práctica conseguir
para conseguir 80dB de rechazo simplemente con un
orientación – se pueden hacer múltiples iteraciones de la placa de PC
de la placa de PC puede ser necesario.

Considera la Figura 10, donde el LT3042 es
postregulación del Conmutador Silencioso LT8614®
controlador que funciona a 500kHz con un filtro EMI
filtro en la entrada del regulador de conmutación. Con la
LT3042 situado a sólo uno o dos centímetros del
el convertidor de conmutación y sus componentes externos
componentes externos, un rechazo de casi 80dB a
500kHz se consigue sin ningún tipo de apantallamiento.

Figura 10. El postregulador LT3042 Conmutador silencioso LT8614.

Sin embargo, para conseguir este rendimiento
como se muestra en la Figura 11a, no hay condensador adicional
aparte del 22µF en la salida del interruptor
salida del interruptor – se coloca en la entrada del
LT3042. Sin embargo, como se muestra en la Figura 11b,
incluso colocando un pequeño condensador de 4,7µF
directamente en la entrada del LT3042 provoca una degradación de más de 10 veces el PS
una degradación de más de 10× en la PSRR.

Figura 11. El LT3042 posregulando el conmutador silencioso LT8614 (a) sin cualquier condensador en la entrada del LT3042, (b) wcon un condensador de 4,7µF en la entrada del LT3042.

Esto es extrañamente contraintuitivo: añadir un
condensador de entrada generalmente reduce
ondulación de salida, pero con un rechazo de 80 dB,
el acoplamiento magnético, que suele ser insignificante
insignificante, resultante de una frecuencia moderadamente alta
corrientes de conmutación de frecuencia moderadamente alta (500kHz)
que fluye a través de este condensador de 4,7µF,
degrada considerablemente la ondulación de salida.
Cambiando la orientación del
4.condensador de entrada de 7µF y las trazas
conectando la salida del interruptor a
este condensador ayuda a minimizar el acoplamiento magnético
acoplamiento magnético, sigue siendo bastante difícil
para conseguir casi 80dB de rechazo en estos
frecuencias, por no hablar de las múltiples
Iteraciones de la placa de circuito impreso que esto puede requerir.

La impedancia de entrada relativamente alta del
el LT3042 evita que las corrientes alternas de alta frecuencia
a su terminal de entrada.
Como el LT3042 es estable
sin un condensador de entrada si está situado
a menos de 10 cm del condensador de salida de la fuente de alimentación
el condensador de salida de la fuente de alimentación conmutada,
para obtener el mejor rendimiento de la PSRR, recomendamos no colocar ningún condensador en la entrada del LT3042
en la entrada del LT3042, o minimizarla

Unos pocos centímetros de inductancia de la traza
conectando el LT8614 a la entrada del LT3042
entrada atenúa considerablemente la muy
transición de alta frecuencia del interruptor de potencia
picos. Algunos picos siguen propagándose a la salida
en la salida debido al acoplamiento magnético del
del «bucle caliente» del LT8614
Optimizar la orientación de la placa LT3042
reduce los picos restantes. Debido a
a la limitación del ancho de banda de la instrumentación
estos picos de muy alta frecuencia no están representados en la
representada en la ondulación de salida de la figura 11.

Para ponerlo en perspectiva, intentar alcanzar 80dB
de rechazo a 500kHz sin utilizando el
el LDO LT3042 de ultra alta PSRR es un reto importante
un reto importante. Las alternativas no están a la altura.
Por ejemplo, un filtro LC requeriría
casi 40µH de inductancia y 40µF
de capacitancia para conseguir un rechazo de 80dB
rechazo a 500kHz, lo que añade grandes y costosas
componentes caros. Coste y espacio del tablero
aparte, el LC puede resonar si no está bien amortiguado, añadiendo
amortiguado, lo que añade complejidad. El uso de un
Utilizar un filtro RC es insostenible, ya que requiere un
resistencia poco práctica para conseguir un rechazo de 80dB.
Del mismo modo, el uso de LDOs convencionales
requiere la conexión en cascada de al menos dos de ellos para conseguir 80dB
alcanzar un rechazo de 80dB a 500kHz, lo que requiere una
requiere componentes y costes adicionales
y degrada la tensión de caída.

Además, para conseguir un rechazo de 80dB,
estas alternativas también requieren prestar atención al campo magnético
acoplamientos de campo magnético. En particular, hay que minimizar las corrientes de CA de alta frecuencia
las corrientes de CA de frecuencia deben minimizarse.

Gracias a su ultra-alta PSRR en una amplia frecuencia
gama de frecuencias, el LT3042 permite el funcionamiento a baja frecuencia del
funcionamiento de baja frecuencia del
convertidor de conmutación ascendente – para mejorar la eficiencia y
eficiencia y EMI – sin requerir
sin necesidad de aumentar el tamaño de los componentes del filtro para
para alimentar aplicaciones sensibles al ruido.

El revolucionario sistema de ruido y
El rendimiento de la PSRR, combinado con su
robustez y facilidad de uso, lo hacen ideal para alimentar
ideal para alimentar aplicaciones sensibles al ruido.
Gracias a su actual arquitectura basada en referencias
arquitectura, el ruido y el rendimiento de la PSRR
el rendimiento sigue siendo independiente de la tensión de salida
tensión de salida. Además, varios LT3042
pueden ponerse directamente en paralelo para reducir aún más
reducir aún más el ruido de salida, aumentar la corriente de salida
corriente de salida y distribuir el calor a través de la placa de circuito impreso.

Notas

* La medición correcta del ruido y la PSRR a estos niveles requiere un cuidado extremo y una instrumentación especial. Estos procesos de medición se discutirán en detalle en una futura Nota de Aplicación Lineal.

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