蜂窝电话设计需要低压差、低噪声、高psrr、低静态电流(iq)、低成本的线性稳压器,并要求这些线性稳压器能够提供稳定的输出,输出端允许采用超小型电容器。当然,理想情况下可以用一片低压差线性稳压器(ldo)满足系统任何电路、任何指标的要求,但从性价比考虑这种方式并不是最佳的。
基带芯片组供电电源
大多数蜂窝电话基带芯片组需要三组电源:内部数字电路、模拟电路和外设接口电路。基带处理器(bb)的数字电路供电电压的典型值为1.8v至2.6v,一般情况下,li+电池电压降至3.2v-3.3v时电话将被关闭,对于为基带处理器供电的ldo来说至少有500至600mv的压差,因此对压差要求不高。另外,数字电路本身对ldo的输出噪声和psrr的要求也不高,而是要求ldo在轻载条件下具有极低的静态电流,因为ldo需要始终保持有效。一种典型的gsm芯片组内核数字电路的电源电流随时间变化的情况。待机模式下,微处理器耗电仅200 a,而电话在绝大多数时间处于待机状态。如果用静态电流为2 a的ldo替代100 a的ldo,将节省98 a的电流,使待机时间延长1.485倍。
基带处理器内部模拟电路供电电压典型值是2.4v至3.0v,压差在200mv至600mv。要求ldo具有较高的低频(gsm电话为217hz)纹波抑制能力,消除由rf功率放大器产生的电池电压纹波。ldo始终保持有效工作状态,同样需要较低的静态电流指标。
rf供电电源
rf电路分为接收和发送两部分,供电电压典型值为2.6v至3.0v,其中低噪声放大器(lna)、混频器、锁相环(pll)、压控振荡器(vco)和中频(if)电路需要低噪声、高psrr的ldo。实际应用中,vco、pll电路的性能直接影响射频电路指标,如发射频谱的纯度、接收器的选择性、模拟收发器的噪声、数字电路的相位误差等。噪声会改变振荡器的相频和幅频特性,同时振荡器环路也会进一步放大噪声,可能对载波产生调制。ldo输出噪声受其内部设计和外部旁路、补偿电路的影响。导致ldo输出噪声的主要来源是基准。
为降低基准噪声,需要在基准的输出端增加一路低通滤波器,滤波器可以集成在线性稳压器内部或由外部电路实现。内置滤波器占用了较大的管芯尺寸,有些低噪声 ldo芯片只是提供一个基准的引脚,用于连接基准旁路电容。增大旁路电容能够使基准噪声成为产生ldo输出噪声的次要因素,有利于减小输出噪声。
影响ldo输出噪声的其它因素还有:ldo内部极点、零点和输出极点。增大输出电容的容量或减轻输出负载有利于降低高频输出噪声。为射频电路选择ldo时,要慎重比较噪声指标,确保旁路电容、输出电容和负载条件一致。
tcxo供电
温补晶振(tcxo)为手机的if电路提供参考频率,它需要一个具有开/关控制的、超低噪声ldo供电,虽然tcxo电路耗电不足5ma,但它要求用一个单独的ldo供电,以便隔离其它噪声源对ldo输出的影响。另外,它还需要ldo在rf功率放大器的突发频率点具有较高的psrr。例如,gsm手机要求 ldo于217hz频点的psrr至少为65db。
rtc供电
实时时钟(rtc)ldo需要为rtc提供电流的同时还要为备用电池(钮扣电池)充电,蜂窝电话的备用电池电压一般为3v或2.5v,这部分电路的ldo 始终保持有效的工作状态(即使在手持终端关闭的情况下),所以rtc ldo要具有极低的静态电流。另外,还要提供具有较低漏电流的反向电流保护。
音频电源
新型音频电路,如免提电话、游戏机、mp3及蜂窝电话中的多媒体电路,可能需要300ma-500ma的大电流ldo。ldo要在音频范围(20hz至 20khz)具有低噪声、高psrr特性,以保证良好的音质。cdma射频发送器的峰值电流大约为600ma,而gsm发送器突发电流的峰值为1.7a。射频功放直接由电池供电时gsm发送突发电流在电池上产生的噪声。由于电池是手机内部所有ldo的输入电源,这些纹波直接影响了稳压器的输出质量。例如:如果一个ldo在217hz的psrr是40db, ldo输出噪声的峰值为4.35mv。而扬声器输入端的交流音频信号电平也只有10mv至20mv,所以这个噪声会发出较大的喀嗒声。
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