RF電路中LDO電源抑制比和噪聲的選擇

摘要： 本文討論了LDO的特點(diǎn)以及RF電路對(duì)LDO的電源抑制比和噪聲的選擇。

關(guān)鍵詞： 低壓差線性穩(wěn)壓器；電源抑制比；噪聲

引言

便攜產(chǎn)品電源設(shè)計(jì)需要系統(tǒng)級(jí)思維，在開(kāi)發(fā)由電池供電的設(shè)備時(shí)，諸如手機(jī)、MP3、PDA、PMP、DSC等低功耗產(chǎn)品，如果電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，將影響到整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)、產(chǎn)品的特性組合、元件的選擇、軟件的設(shè)計(jì)和功率分配。同樣，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，也要從節(jié)省電池能量的角度出發(fā)多加考慮。帶有使能控制的低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)是不錯(cuò)的選擇。

射頻電路的電源要求

大多數(shù)蜂窩電話基帶芯片組射頻電路需要三組電源：以滿足數(shù)字電路、模擬電路和外設(shè)接口電路的需要?；鶐幚砥鞯臄?shù)字電路供電電壓的典型值為1.8V至2.6V，一般情況下，Li離子電池電壓降至3.2V-3.3V時(shí)電話將被關(guān)閉，LDO至少有500至600mV的壓差，對(duì)壓差要求不高。另外，數(shù)字電路本身對(duì)LDO的輸出噪聲和PSRR(電源抑制比)的要求也不高，只要求在輕載條件下具有極低的靜態(tài)電流。
基帶處理器內(nèi)部模擬電路供電電壓典型值是2.4V至3.0V，壓差在200mV至600mV。要求LDO具有較高的低頻(GSM電話為217Hz)紋波抑制能力，消除由RF功率放大器產(chǎn)生的電池電壓紋波，同樣需要較低的靜態(tài)電流指標(biāo)。

RF電路的接收和發(fā)送兩部分的供電電壓典型值為2.6V至3.0V，其中低噪聲放大器(LNA)、混頻器、鎖相環(huán)(PLL)、壓控振蕩器(VCO)和中頻(IF)電路需要低噪聲、高PSRR的LDO。實(shí)際應(yīng)用中，VCO、PLL電路的性能直接影響射頻電路指標(biāo)，如發(fā)射頻譜的純度、接收器的選擇性、模擬收發(fā)器的噪聲、數(shù)字電路的相位誤差等。噪聲會(huì)改變振蕩器的相頻和幅頻特性，同時(shí)振蕩器環(huán)路也會(huì)進(jìn)一步放大噪聲，可能對(duì)載波產(chǎn)生調(diào)制。

LDO的噪聲和電源抑制比

LDO是一種微功耗的低壓差線性穩(wěn)壓器，它具有極低的自有噪聲和較高的電源抑制比。線性穩(wěn)壓器的框圖如圖1所示。

圖1  線性穩(wěn)壓器框圖

PSRR是反映輸出和輸入頻率相同的條件下，LDO輸出對(duì)輸入紋波抑制能力的交流參數(shù)。它和噪聲不同，噪聲通常是指在10Hz至100kHz頻率范圍內(nèi)的干擾。PSRR(dB)的表達(dá)式如下：
PSRR=20 log(△Vin/△Vout) (1)
圖2為SGM2007在 CBP=0.01mF, ILOAD=50mA，COUT=1mF，f=10KHz時(shí)的輸出和輸入的電壓變化曲線。
由式(1)求得PSRR=20 log(△Vin/△Vout)=60(dB)，當(dāng)輸入變化1V時(shí)，輸出變化1mV，可見(jiàn)LDO紋波抑制能力還是很強(qiáng)的。

圖2 線性穩(wěn)壓器輸入和輸出變化

LDO的輸出噪聲受其內(nèi)部設(shè)計(jì)和外部旁路、補(bǔ)償電路的影響。圖1所示，導(dǎo)致LDO輸出噪聲的主要來(lái)源是基準(zhǔn)源，由基準(zhǔn)產(chǎn)生的噪聲在輸出端被放大。輸出噪聲Vn的表達(dá)式如下：
Vn=(R1+R2)/R2