Analogtipp

Rauscharme Linearregler zur PLL/VCO- und Takt-IC-Versorgung

26.02.16 | Autor / Redakteur: Maurice O’Brien * / Kristin Rinortner

Bild 1: Spektrale Rauschdichte in Abhängigkeit von der Frequenz für verschiedene Bypass-Kondensatoren
Bild 1: Spektrale Rauschdichte in Abhängigkeit von der Frequenz für verschiedene Bypass-Kondensatoren (Bild: Analog Devices)

Die moderne Breitbandkommunikation erfordert neuere, extrem rauscharme LDOs zur Versorgung von PLL/VCO- und Taktbauteilen der nächsten Generation. In diesem Tipp spezifizieren wir eine derartige Schaltung.

Breitbandkommunikationssysteme benötigen normalerweise einen sehr rauscharmen Spannungsregler, um VCOs und PLLs zu versorgen. Der Spannungsregler muss auch in der Lage sein, Spannungswelligkeiten an seinem Eingang zu unterdrücken.

In einem gängigen Kommunikationssystem wird eine AC-Eingangsspannung in eine isolierte DC-Versorgungsspannung, zum Beispiel –48 V, gewandelt. Diese Versorgungsspannung wird dann in eine isolierte 12-V-Systemspannung gewandelt, die die Hauptbauteile im System versorgt.

Die 12-V-Systemspannung wird durch induktive Schaltelemente erzeugt, die Welligkeiten und Rauschen auf der Versorgungsleitung hervorrufen. Für eine „saubere“ Versorgungsspannung ist ein Spannungsregler erforderlich, der ein nur sehr geringes Rauschen aufweist. Mit ihm wird die 5-V-Versorgung gewährleistet, die die Breitband-PLL- und VCO-Schaltungen speist. Rauschen jeglicher Höhe auf der 5-V-Leitung beeinträchtigt die Leistungsfähigkeit von PLL oder VCO.

LDOs mit sehr geringem Rauschen

Die Linearregler ADM7150 mit fester und der sehr rauscharme ADM7151 mit einstellbarer Ausgangsspannung für die HF-Signalkette arbeiten in einem Spannungsbereich von 4,5 bis 16 V, liefern bis zu 800 mA am Ausgang und Ausgangsspannungen von 1,5 bis 5,0 V. Die LDOs erreichen im Bereich von 10 kHz bis 1 MHz eine spektrale Rauschdichte von 1,4 nV/√Hz.

Sie reduzieren das VCO-Phasenrauschen in Punkt-zu-Punkt-Mikrowellen-Funksystemen, Satellitenkommunikationssystemen und anderen Breitbandsystemen. Zusätzlich kann ein einstellbarer Kondensator das Niederfrequenzrauschen bei Messsystemen mit Präzisions-AFE beachtlich reduzieren (8 nV/√Hz bei 100 Hz). Die Lösung nimmt eine Fläche von 7,62 mm × 5,21 mm ein.

Spektrale Rauschdichte und Versorgungsspannungsdurchgriff (PSRR)

Das typische Ausgangsrauschen beträgt 1,0 μVeff im Bereich von 100 Hz bis 100 kHz für Varianten mit fester Ausgangsspannung. Die spektrale Rauschdichte liegt bei 1,7 nV/√Hz im Bereich von 10 kHz bis 1 MHz. Mit einer proprietären Architektur bieten die Spannungsregler einen großen Versorgungsspannungsdurchgriff (>90 dB von 1 kHz bis 1 MHz) und erzielen einen guten Netz- und Last-Transientenverlauf mit einem 10-μF-Keramik-Kondensator am Ausgang.

Fazit: Die Breitbandkommunikation erfordert neuere, extrem rauscharme LDOs zur Versorgung von PLL/VCO- und Taktbauteilen der nächsten Generation.

Die LDO-Modelle ADM7150/ADM7151 reduzieren die spektrale Rauschdichte um den Faktor 2 und bieten zugleich das geringste Phasenrauschen zur Versorgung von VCOs. Außerdem bieten sie den geringsten Jitter bei der Versorgung von Taktbauteilen in Mikrowellensystemen.

* Maurice O’Brien arbeitet als Produkt-Marketing-Manager in der Power-Management-Produktlinie bei Analog Devices in Limerick / Irland.

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