كيفية توليد جهد ضوضاء منخفض

“المنظمات الخطية مناسبة بشكل خاص لتصفية الفولتية الناتجة عن تبديل المنظمين. تنتج منظمات التبديل دائمًا قدرًا من تموج جهد الخرج. في العديد من التطبيقات التي تتعامل مع إشارات صغيرة جدًا ، يمكن أن يتسبب هذا التموج في حدوث تداخل. تُستخدم المكونات السلبية عادةً لتصفية جهد الخرج لمنظم التبديل ، لكن المرشحات السلبية مثل مرشحات LC (انظر الشكل 1) لها بعض العيوب. اعتمادًا على تردد القطع المطلوب للمرشح ، في بعض الأحيان يمكن أن تكون متطلبات المساحة كبيرة جدًا وتكون المحاثات باهظة الثمن. ومع ذلك ، فإن أكبر عيب في المرشحات السلبية هو أن المرشح يضيف بعض الخسائر والجهد الناتج الذي يختلف باختلاف تيار التشغيل (مثل VOUT في الشكل 1).

“

بقلم: فريدريك دوستالادي مهندس التطبيقات الميدانية

المنظمات الخطية مناسبة بشكل خاص لتصفية الفولتية الناتجة عن تبديل المنظمين. تنتج منظمات التبديل دائمًا قدرًا من تموج جهد الخرج. في العديد من التطبيقات التي تتعامل مع إشارات صغيرة جدًا ، يمكن أن يتسبب هذا التموج في حدوث تداخل. تُستخدم المكونات السلبية عادةً لتصفية جهد الخرج لمنظم التبديل ، لكن المرشحات السلبية مثل مرشحات LC (انظر الشكل 1) لها بعض العيوب. اعتمادًا على تردد القطع المطلوب للمرشح ، في بعض الأحيان يمكن أن تكون متطلبات المساحة كبيرة جدًا وتكون المحاثات باهظة الثمن. ومع ذلك ، فإن أكبر عيب في المرشحات السلبية هو أن المرشح يضيف بعض الخسائر والجهد الناتج الذي يختلف باختلاف تيار التشغيل (مثل VOUT في الشكل 1). لذلك ، فإن دقة تنظيم التيار المستمر للجهد المتولد منخفضة نوعًا ما.

الشكل 1. مرشح سلبي عند إخراج منظم التحويل

غالبًا ما تستخدم المنظمات الخطية بدلاً من مرشحات LC السلبية لتنظيف الفولتية الناتجة عن تبديل المنظمين. عادة ما يكون لديهم نسبة رفض عالية لجهد إمداد الطاقة (PSRR). هذا يعني أن معظم تموج إدخال المنظم الخطي يتم حظره ، وبالتالي فإن تموج خرج المنظم الخطي صغير جدًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن جهد الخرج للمنظم الخطي له حلقة مغلقة خاصة به ، لذلك سيكون تنظيمًا أفضل وأدق.

من الخصائص المهمة الأخرى للمنظمين الخطيين التي تختلف عن مرشحات LC السلبية الضوضاء المتأصلة الناتجة عن الجهد المرجعي الداخلي ومضخم الخطأ الداخلي. في التطبيقات التي تتطلب خللًا منخفضًا (ضوضاء منخفضة) ، لا يمكن تجاهل تأثيرات مواطن الخلل الجوهرية التي تنتجها المنظمات الخطية. لهذا الغرض ، يمكن استخدام منظمات خطية منخفضة الضوضاء للغاية.

الشكل 2. منظم خطي يستخدم كمرشح نشط عند إخراج منظم التبديل

يوضح الشكل 2 مفهوم استخدام منظم خطي لتصفية الجهد الناتج عن منظم التبديل. يعمل هذا المخطط ليس فقط لجهود العرض الإيجابية ، ولكن أيضًا لجهد العرض السلبي. على سبيل المثال ، دارة التطبيق النموذجية التالية: يجب قياس الإشارات ثنائية القطب بين C5 V و +5 V بدقة ورقمنتها باستخدام محول تناظري إلى رقمي. تتطلب مرحلة الإدخال لمسار الإشارة استخدام مصادر طاقة ثنائية القطب منخفضة الضوضاء بجهد إمداد موجب وسالب. بالنسبة لجهد العرض الإيجابي ، هناك العديد من المنظمين الخطيين في السوق الذين يقدمون PSRR عاليًا وأداء خلل منخفض. تقدم الأجهزة التناظرية العديد من الحلول خاصة للتطبيقات بالغة الأهمية. ومع ذلك ، بالنسبة لجهد الإمداد السالب ، فإن القليل من المنظمين الخطيين مناسبين لهذا النوع من التطبيقات. على سبيل المثال ، يمكن استخدام LT3094 الجديد لتصفية الفولتية السالبة للإمداد عند PSRR عالية جدًا بمستويات ضوضاء منخفضة للغاية ، وهو أمر مهم للتطبيقات الحساسة لاضطرابات الإمداد. يوضح الشكل 3 PSRR لـ LT3094 بترددات مختلفة. بالنسبة لمنظم التبديل بتردد تبديل يبلغ 1 ميجاهرتز ، تبلغ نسبة PSRR للمنظم الخطي LT3094 حوالي 75 ديسيبل. يتميز LT3094 بمستوى ضوضاء يبلغ 0.8 μV فقط بين 10 هرتز و 100 كيلو هرتز.

الشكل 3. نسبة رفض جهد الإمداد للمنظم الخطي LT3094 لجهد الإمداد السالب.

تقوم المنظمات الخطية بتصفية تموج إمداد الطاقة من الفولتية الناتجة عن الإمداد بالطاقة الموجبة والسالبة. هذا التصفية مفيد أيضًا لنطاقات جهد الإمداد السالب. نظرًا للتوافر المحدود للأنواع منخفضة الضوضاء لجهد الإمداد السالب ، فقد يكون من الصعب العثور على الأجزاء المناسبة. مع تقديم Power by Linear ™ LT3094 الجديد من الأجهزة التناظرية ، أصبح لدى العملاء الآن أيضًا خيارات للضوضاء المنخفضة للغاية و PSRR عالية جدًا.

عن المؤلف

درس فريدريك دوستال الإلكترونيات الدقيقة في جامعة إرلانجن في نورمبرج بألمانيا. بدأ حياته المهنية في عام 2001 في مجال إدارة الطاقة ، وشغل العديد من مناصب مهندس التطبيقات ، وأمضى 4 سنوات في فينيكس ، أريزونا يعمل على إمدادات الطاقة في وضع التبديل. انضم إلى شركة Analog Devices في عام 2009 وعمل مهندس تطبيقات مجال إدارة الطاقة في شركة Analog Devices في ميونيخ. بيانات المتصل:[email protected].