一些電壓基準具有專用的降噪端子。這些端子可用于過濾基準的噪聲并實現更高的性能。然而，應該注意的是，此類中的每個電壓基準可能需要不同的電路來實現噪聲過濾。沒有一種解決方案適用于所有這些電壓基準。因此，在做任何事情之前，應該徹底研究設備數據表，以獲取有關此主題的任何明確信息。
在本節中，我們將了解具有降噪端子的TI REF50xx系列。下面的圖 3 顯示了這些電壓基準的簡化框圖。
圖 3.圖片由德州儀器 (TI)提供。
有兩個主要噪聲源：帶隙基準和輸出緩沖器/放大器。正如您所看到的，圖 3 中的 TRIM 端子連接到帶隙模塊的輸出。這使我們能夠將外部電容器連接到 TRIM 端子，并在帶隙電路的輸出端創建一個低通濾波器。
根據TI 文檔，連接 1 μF 電容器將使總輸出 RMS 噪聲降低 2.5 倍。此外，我們可以在輸出端子 (V OUT ) 上添加一個外部電容器并創建一個低通濾波器。添加這兩個電容器，我們得到如圖 4 所示的原理圖。該設計適用于 8 至 14 位數據轉換器。
圖 4.圖片由德州儀器 (TI)提供。
10μF 電容器的等效串聯電阻 (ESR) 非常重要，因為該電容器直接連接到采用反饋路徑的內部運算放大器的輸出。由于 ESR 較低（約 0.1 Ω），反饋系統幾乎直接連接到大負載電容器。驅動大負載電容器可以使運算放大器稍微穩定并導致增益峰值。不過，根據TI文檔，ESR約為1.5Ω，就可以避免穩定性問題。如果您想了解有關大負載電容器的更多信息，我推薦 Analog Devices 的這段視頻， 以了解為什么相對較大的 ESR 可以使系統穩定。
請注意，較大的增益峰值將導致參考輸出處出現較大的噪聲（見圖 5）。
圖 5. 圖片由德州儀器 (TI)提供。
考慮到所有這些細節，在應用任何濾波技術來抑制基準噪聲之前，我們應該徹底研究電壓基準的數據表。
不帶降噪端子的電壓基準IC
對于沒有降噪端子的電壓基準，我們可以使用精密運算放大器來實現低通濾波器。原理圖如圖 6 所示。
圖 6.圖片由電流源和電壓基準提供。
如您所見，由R 2和C 2創建的單極點低通濾波器位于精密放大器的輸出端。這樣，我們就可以避免電壓基準IC驅動大的容性負載。雖然低通濾波器將抑制來自基準和運算放大器的噪聲，但我們仍然需要運算放大器具有非常低的噪聲、低偏移和低漂移。電阻應采用低TC精密型，電容應采用優質聚丙烯電容。
請注意，如圖 6 所示，我們可以使用低成本線性穩壓器為基準電壓源和運算放大器提供干凈的電源電壓。另外，選擇R 1 C 1 =2R 2 C 2 可以提高濾波器的環路穩定性。
上述兩種技術并不是抑制電壓基準噪聲的可能的解決方案。例如，您可以用更復雜的濾波器替換上面的單極濾波器。請參閱《電流源和電壓基準》一書的第 12 章，了解如何使用其他類型的濾波器。除此之外，您還可以在制造商的應用說明中找到有趣的技術。例如，Maxim Integrated 教程解釋了如何使用四個電壓基準的堆棧來將基準噪聲降低 2 倍。 |
