噪音敏感设备的安静开关模式电源方案

开关模式电源（SMP）因电压转换所需的切换而以其固有的噪声而闻名。如果将SMP用于时钟的电源导轨，则可以将噪声引入ADC系统。为了地减少错误，具有抑制噪声功能的LDO调节器通常用于为噪声敏感的设备提供动力。

诸如模拟设备的LTM8080雄鹿调节器SMP等技术将调节后双LDO调节器与噪声抑制技术集成。该SMPS设备可以提供类似于独立LT3045 LDO调节器的干净电源轨。

图1。VCO  /ADC设置的基本框图。

图像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供为什么供应铁路噪声很重要？
供应导轨噪声是可以显着影响系统性能的关键因素。在图1中，LT3045 LDO调节器被用作清洁供应栏，以供电ADF4372合成器的VCO。然后，ADF4372为AD9208 ADC和FPGA板生成时钟信号。图2显示了从LT3045 LDO调节器的输出获得的相位噪声图，可作为比较替代供应导轨溶液的参考。

基线LT3045的相位噪声图（2 MHz跨度为1 GHz）。

图2。 基线LT3045的相位噪声图（1 GHz为2 MHz跨度）。

图像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供如果采用嘈杂的电源轨而不是基线设计，则图3演示了一个次优噪声频谱图的示例，其边带略有升高。当这些边带达到一定水平时，他们可以将抖动引入ADC采样时钟的上升边缘（图4）。因此，ADC在意外的时间点采样模拟输入信号，导致出乎意料的数据单词具有位错误。

示例嘈杂SMP的相位噪声图（2.23 GHz，2 MHz跨度）。

图3。 嘈杂的SMP（2 MHz跨度为1.23 GHz）的示例相位噪声图。

图像由Bodo的Power Systems 提供位错误的发生可能会带来切实的后果，尤其是在它们很大的情况下。实际数据字与ADC与预期数据字之间的偏差会触发系统中的意外行为。例如，如果数据字表示的输入电压高于实际电压，则可以在系统准备就绪之前过早激活设备。在关键安全应用中，这种意外的状态可能会禁用安全功能。

嘈杂的VCO电源导轨到ADC采样时钟边缘抖动（VCO输出）到ADC采样错误。

图4。 嘈杂的VCO电源导轨到ADC采样时钟边缘抖动（VCO输出）到ADC采样错误。

图像由Bodo的Power Systems]提供特别是EMI噪声屏蔽技术的出现，现在可以将SMPS放置在与LDO调节器近距离的距离之内，而无需将开关噪声耦合到LDO调节器的输出。如果将SMP和LDO调节器包装在一起，则可以实现降低噪声以外的其他好处（表1）。

表1.SMPS  + LDO调节器优势比独立LDO调节器

降压调节器部分可以直接为其他外部LDO调节器供电将开关降压转换器（SMP）与LDO调节器相结合的设备提供了多个优点。它可以从标准导轨（如12 V或24 V）提供动力，从而提供输入供应灵活性。此外，即使设备从更高的电压供电，也可以设计中间总线以在LDO调节器的输出上方保持特定电压。此电压输入到输出控件（VIOC）功能通过控制上游SMP的输出来确保LDO调节器的设定净空。 VIOC对于在保持电源排斥比（PSRR）的同时化效率至关重要。
SMP和LDO调节器设备可以在其内部电路内实现噪声敏感的路由。因此，PCB级别的基本路由技术足以优化设备的噪声性能。
此外，该设备受益于完全集成的EMI噪声屏蔽。 EMI噪声屏蔽层不允许板上SMPS的噪声排放在各个方向上辐射，而是将辐射的噪声发射从LDO调节器中重定向。该技术允许将开关调节器靠近LDO调节器，而不会损害其噪声抑制能力。结果，可以将完全集成的设备放置在以前由于噪声问题而被认为不适合SMP的区域。
如果设备的SMPS部分比LDO调节器的额定值更多，则可以将多个LDO调节器集成到软件包中。此外，可以将外部LDO调节器连接到中间总线，从而在用户的设计方面具有进一步的灵活性。
为了确保符合设备数据表中提到的规格，制造商对完全集成的SMP以及LDO调节器设备进行了彻底的测试。这确保该设备符合指定的要求。
与LDO调节器一样安静的开关转换器
LTM8080提供了更大的输入电源电压灵活性，同时与基线LDO调节器解决方案相比，地减少了功率损耗。图5说明了使用LTM8080的示例解决方案，并演示了其设计灵活性。 LTM8080以及共包装的雄鹿调节器和LDO调节器结合了EMI噪声屏蔽层，可重定向辐射噪声。

LTM8080解决方案替换了ADF4372SD2Z评估板上的两个LT3045 LDO调节器加上可选的用户定义的第三个LDO调节器输出，以实现更大的系统灵活性。

图5。LTM8080 解决方案替换了ADF4372SD2Z评估板上的两个LT3045 LDO调节器加上可选的用户定义的第三LDO调节器输出，以提高系统的灵活性。图像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供在比较LTM8080和LT3045的噪声抑制功能时，测量值几乎显示出相同的结果。表2提供了SNR的比较，图6显示了相位噪声图。因此，LTM8080可以用作替代LT3045的替代品，同时仍然化位误差并确保有效抑制噪声。

LTM8080（左）与LT3045（右）的相位噪声图。

图6。LTM8080  （左）与LT3045（右）的相位噪声图。

图像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供表2。SNR 比较：LTM8080与LT3045
ADF4372：5 V PLL时钟电源SNR：AD9208
LT3045（基线）53.6 dbfs
LTM808053.6 dbfs