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安森美半導體供稿 射頻(RF)收發(fā)器、Wi-Fi模塊和光學(xué)圖像傳感器等應用對開(kāi)關(guān)穩壓器產(chǎn)生的噪聲或殘留交流紋波較敏感。半導體行業(yè)領(lǐng)袖安森美半導體最近推出的超高電源抑制比(PSRR)低壓降(LDO) 穩壓器系列NCP16x及汽車(chē)變體器件NCV81x，實(shí)現超低噪聲，是用于這類(lèi)應用的理想電源管理方案。 安森美半導體的超高PSRR LDO穩壓器系列簡(jiǎn)介 安森美半導體的超高PSRR LDO穩壓器系列采用了一種新的專(zhuān)利架構，從而實(shí)現業(yè)界最佳的PSRR（最高達98 dB），阻止不想要的電源噪聲到達敏感的模擬電路，而超低噪聲無(wú)需額外的輸出電容。其中NCP16x系列包括NCP160、NCP161、NCP163、NCP167四款器件，輸入電壓范圍1.9 V至5.5 V，輸出電流250 mA、450 mA和700 mA，采用相同封裝，使設計易于擴展。壓降低至80 mV，最低空載靜態(tài)電流僅為12 uA，支持和幫助延長(cháng)電池供電的終端產(chǎn)品的使用壽命。這些器件可提供1.2 V至5.3 V的固定輸出電壓，在整個(gè)應用范圍內的精確度為+/-2%。僅1 uF的輸入輸出電容實(shí)現穩定的工作，能降低系統成本和體積。 表1：NCP16x系列關(guān)鍵參數
NCP16x LDO系列為各種不同應用的圖像傳感器提供干凈清晰的電源方案，如手機和監控攝像頭。該系列還用以調節干凈清晰的模擬信號，這是無(wú)線(xiàn)傳輸應用如WiFi、Zigbee或窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）所需的。 NCV816x為NCP16x系列的汽車(chē)變體器件，包括NCV8160、NCV8161和NCV8163三款器件，符合AEC-Q100車(chē)規，提供汽車(chē)方案用于雷達/光達檢測和汽車(chē)高清攝像頭應用 。 表2：NCP816x系列關(guān)鍵參數
什么是LDO和PSRR 穩壓器對獲得穩定的電源電壓至關(guān)重要。LDO穩壓器能夠在電源輸入和輸出端之間保持低壓差。理想情況下，無(wú)論輸出電流、輸入電壓、熱漂移或工作壽命（老化）如何變化，LDO都能保持恒定的輸出電壓。然而實(shí)際情況下，必須綜合考量有限的控制回路速度和負載電流的快速變化、線(xiàn)路瞬態(tài)效應、電子器件的固有噪聲等因素的影響，以實(shí)現輸出電壓的穩定和精確。 PSRR是廣泛用以描述電子電路抑制輸入到輸出端電源信號變化的能力的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，本文特指LDO穩壓器抑制任何輸入耦合到輸出的電源噪聲的能力，輸入端可能有一個(gè)含噪聲的環(huán)境、一個(gè)DC-DC開(kāi)關(guān)，或一個(gè)長(cháng)的PCB走線(xiàn)，我們想要防止這種噪聲被耦合，并在輸出端有一個(gè)干凈的精確信號。 為何高的PSRR很重要 在成像應用中，注入到系統中的任何噪聲都會(huì )使圖像質(zhì)量下降。尤其在講究圖像質(zhì)量的先進(jìn)駕駛輔助系統（ADAS）中，滿(mǎn)足超低噪聲的要求對車(chē)輛的安全操作至關(guān)重要。如圖1所示，在DC-DC應用中，有很多噪聲可被耦合到圖像傳感器上。而采用LDO則有非常干凈和穩定的輸出。圖像傳感器的動(dòng)態(tài)負載范圍在1千赫茲到1兆赫之間�；谡徊东@的圖像，在不同的軌道上動(dòng)態(tài)負載會(huì )發(fā)生變化，這變化發(fā)生在每一讀取列和每一讀取列之間。因此，在較高頻率下，高的PSRR可改善圖像質(zhì)量。 
圖1： DC-DC轉換器和LDO的紋波對比 例如，安森美半導體的NCV8163用于A(yíng)DAS的圖像傳感器應用中，通過(guò)濾除電源噪聲來(lái)改善圖像質(zhì)量，避免電源噪聲損壞施加到像素的電壓信號。以下為示例演示： 我們使用一個(gè)NCV8163 LDO、一個(gè)外部信號發(fā)生器、兩個(gè)相同的CMOS圖像傳感器系統單芯片（SOC）AS0260、兩塊不同的電源板。兩個(gè)AS0260與兩塊不同的電源板裝配。在一塊板（板A）上，由一個(gè)電源產(chǎn)生AS0260所需的3個(gè)電壓，并直接提供給AS0260。在另一塊板上（板B），采用電源參考設計，其中包括DC-DC和高PSRR LDO產(chǎn)品NCV8163，以產(chǎn)生這3個(gè)電壓。一個(gè)外部信號發(fā)生器用以產(chǎn)生噪聲，并將其注入兩塊板的電源輸入端，以進(jìn)行對比。結果，板A的圖像顯示圖像質(zhì)量隨著(zhù)輸入端的信號噪聲被傳送到像素電壓而發(fā)生變化；板B的圖像質(zhì)量較板A有所改善，這得益于添加了NCV8163，從而阻止輸入噪聲的影響，帶來(lái)干凈清晰的信號到像素。92 dB的PSRR額定值和100 kHz以上的增強頻率性能使NCV8163成為圖像傳感器應用的極佳選擇。 在RF應用中，系統中產(chǎn)生噪聲會(huì )導致更低的數據吞吐量，而最新的高速信號IC和無(wú)線(xiàn)電供電中提升的信號速度和降低的電源信號需要更低的噪聲，這給設計帶來(lái)挑戰。超高PSRR的LDO可解決這一挑戰。如圖2 所示，這是一個(gè)典型的802.11 Wi-Fi的框圖，其中有兩個(gè)高PSRR LDO穩壓器 NCP16x，用以濾除輸入中任何對接收或者發(fā)送模擬信號產(chǎn)生任何影響的任何電源噪聲，以確保有前后一致的數據吞吐量，并且不會(huì )丟失通信協(xié)議中的任何比特。
圖2：802.11 Wi-Fi應用典型框圖 了解PSRR曲線(xiàn) 在PSRR曲線(xiàn)圖中，橫軸表示頻率，單位Hz，豎軸表示紋波抑制，單位 dB。在10 Hz至100 kHz的頻率范圍，PSRR受LDO有源控制；而在高于100 kHz的頻率范圍，PSRR更多的受系統中無(wú)源器件（電容器、負載電流、PCB布板）的影響。以NCP163的PSRR曲線(xiàn)為例，如圖3 所示，在10 Hz至10 kHz的頻率范圍，PSRR曲線(xiàn)非常平緩，這對于在10 mA至20 mA的低電流范圍內的Wi-Fi接收信號完整性很重要；在更高的頻率范圍，PSRR對圖像傳感器質(zhì)量很重要，例如NCP163在100 kHz的PSRR超過(guò)60 dB。
圖3：NCP163的PSRR曲線(xiàn) 影響PSRR性能的因素 1、LDO的選擇 在0至100 kHz的頻率范圍， PSRR取決于LDO穩壓器的性能。 2、在應用設計中： • 使用建議的輸入輸出實(shí)際電容值。 • 選擇合適的電容器。對于某些陶瓷電容器，實(shí)際電容值隨直流偏壓和您的應用的工作溫度范圍而變化，因此增加更多的電容并不一定會(huì )改善性能。 • 優(yōu)化PCB布板和接地以盡量減少外部紋波源的串擾 3、工作條件 確保應用中輸入和輸出電壓間足夠的電壓余量。LDO工作在接近Dropout模式時(shí)沒(méi)有充分的空間來(lái)抑制輸入紋波信號，會(huì )降低PSRR。 總結 PSRR 是成像及射頻應用的一個(gè)關(guān)鍵參數，在寬頻率范圍 (10 kHz至100 kHz)提供高PSRR對于終端應用性能非常重要。安森美半導體在這一領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，新推出的超高PSRR LDO NCP16x系列及其汽車(chē)變體器件NCV816x系列具備業(yè)界領(lǐng)先的PSRR，比一些傳統的LDO高 30 dB，通過(guò)有效地降噪提升成像質(zhì)量、保持信號完整性和最大化每比特供電能效，小體積還適用于高密度設計，是噪聲敏感應用如射頻、傳感器、攝像機、智能手機、平板電腦或無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的極佳選擇。 |
