圖3 LC節(jié)點法
LDO輸出交流電壓測量
1. 示波器測量
對于一般的示波器可以測量到毫伏級電壓,當LDO的PSRR不高于40dB~50dB時,如果輸入交流電壓峰峰值為1V,那么LDO輸出中的同頻率交流電壓峰峰值為3mV~10mV,可以用示波器直接測量。
2. 放大器和示波器測量
當LDO的PSRR大于50dB時,由于輸出紋波幅值通常小于1mV,無法利用示波器直接測量。這時可以考慮使用運算放大器將LDO輸出交流電壓放大100倍甚至更高,在設計運放時需要考慮:
1)LDO輸出有直流電壓,電路需要將直流電壓去掉。
2)放大電路自身產(chǎn)生的噪聲要遠遠小于放大后交流電壓。
3)運放輸入失調電壓不能太大,否則經(jīng)放大電路放大后會輸出很大的直流電壓。
4)放大電路的帶寬滿足LDO的PSRR測量頻率范圍。
因此在設計時可以選擇低噪聲、低輸入失調電壓和高帶寬的運算放大器,比如OPA211、OPA228、OPA189等。放大電路如圖4所示,該電路的最低截止頻率由C1和R1所決定,最高截止頻率由運放的帶寬所決定。
圖4 放大電路
3. 頻譜分析儀測量
頻譜分析儀可以測量微伏級電壓信號,可以配合使用高阻抗輸入探頭來測量LDO輸出交流電壓。但是頻譜分析儀高阻抗輸入探頭通常比較昂貴,一般實驗室并沒有配備,這時可以考慮用運算放大器搭建一個高輸入阻抗探頭,可參考Steve Hageman在擴展射頻頻譜分析儀可用范圍的高阻抗FET探頭[3]中提到的電路,如圖5所示,運算放大器可以選用OPA656。
圖5 高阻探頭電路
PSRR測量
本次測量的LDO是TPS7A4901,將TPS7A4901EVM的輸出電壓重新設計為1.2V,輸出電容改為10uF。采用THS3120作為直流電壓和交流電壓疊加電路,利用THS3120EVM并將其改為圖6所示的電路。選用OPA211設計為圖7所示的100倍放大電路。
圖7 OPA211放大電路
THS3120和OPA211供電電壓為±15V,THS3120直流電壓為3.2V,交流正弦電壓為1kHz且峰峰值為1V。 TPS7A4901輸出電流為150mA,NR/SS腳電容和前饋電容未接。圖8為LDO放大后輸出紋波和輸入紋波,圖9是TPS7A4901放大后輸出紋波FFT變換。