理解線性穩(wěn)壓器噪聲的混合電源

圖1中的簡化框圖顯示了在一個LDO生成主噪聲，元件具體地，溫度補(bǔ)償?shù)碾妷夯鶞?zhǔn)(“帶隙”)，該電阻分壓器，運(yùn)算放大器的輸入級，并且在較小的程度時(shí)，F(xiàn)ET。

帶隙是噪音的主要來源。減小此噪聲的一種方法是減小LDO內(nèi)的誤差放大器的帶寬。這確實(shí)具有降低器件的瞬態(tài)響應(yīng)的缺點(diǎn)。包括一個大的內(nèi)部電阻和外部電容器 - - 可替代地，該噪聲可以通過增加一個大的低通濾波器(LPF)來消除在帶隙輸出，以使小的噪聲使得它到增益級(這同樣過濾器還改善了PSRR)。

電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)是另一個貢獻(xiàn)者LDO的總噪聲。這個噪聲是在熱性質(zhì)，從而增加隨著溫度的升高。電阻分壓器被連接到LDO的差動放大器的輸入，由成比例的量的調(diào)節(jié)器的閉環(huán)增益放大噪聲。

差分放大器本身構(gòu)成噪聲的LDO產(chǎn)生最終顯著源。放大器典型地設(shè)計(jì)成使輸入級具有大量增益。因此，從在位于輸入級之后的信號路徑裝置未來任何噪聲由輸入級的增益衰減，在介回輸入。還有就是內(nèi)部電路可以做，以減少這種來源的噪音之外什么都沒有。

所有的主噪聲源(帶隙，電阻分壓器，和運(yùn)放輸入級)被連接到差分放大器的輸入端，因此不被任何內(nèi)部增益衰減。出人意料的，電源旁路FET，通常占至少一半的LDO的總裸片面積，不出力，因?yàn)樗狈υ鲆娴脑胍簟?/p>

用于從一個給定的LDO估計(jì)輸出噪聲的過程是首先參閱每個噪聲貢獻(xiàn)者運(yùn)算放大器輸入。例如，要查找從通FET的工程師首先需要除以它和運(yùn)算放大器輸入端之間存在的開環(huán)增益的噪聲貢獻(xiàn)的噪音。該增益通常是相當(dāng)大的，確保從通FET的噪聲貢獻(xiàn)通常是可以忽略不計(jì)。

許多工程師選擇不從頭設(shè)計(jì)一個LDO，而是寧愿從廣泛的可用成熟的模塊化解決方案中進(jìn)行選擇。盡管如此，它仍然是非常重要的，以確定模塊化LDO將多少噪聲添加到混合電源。

盡管LDO的制造商往往傾向于兜售PSRR為抑制噪聲的關(guān)鍵性能數(shù)據(jù)，通過仔細(xì)閱讀數(shù)據(jù)表的工程師將會發(fā)現(xiàn)通過設(shè)備本身有多大的噪音產(chǎn)生過相關(guān)的頻率信息的小字范圍內(nèi)。

此信息通常表示兩種方式。第一是總(集成)輸出噪聲(在μVRMS)，這是頻譜噪聲密度集成在一個有限的頻率范圍內(nèi)的RMS值。第二中示出的頻譜噪聲密度曲線(以μV/√Hz的)，這是噪聲密度與頻率的曲線的形式。圖3顯示了來自德州儀器的TPS717xx系列線性穩(wěn)壓器的數(shù)據(jù)表信息。的TPS71733，例如，提供了從高達(dá)6.5 V的輸入的3.3 V輸出150毫安，并且具有30μVRMS噪聲等級在100赫茲至100千赫茲的范圍。

德州儀器的TPS717xx LDO頻譜噪聲密度曲線的圖像

圖3：PSRR，從數(shù)據(jù)表TI的TPS717xx LDO總輸出噪聲和頻譜噪聲密度曲線。

由于單個數(shù)字指定的總輸出噪聲電壓，它是用于比較目的非常有用的。然而，當(dāng)不同的LDO噪聲規(guī)范進(jìn)行比較時(shí)，重要的是，該比較是在相同的頻率范圍，并在同一輸出電壓和電流值。

低噪聲LDO

有一些在市場上非常低噪聲LDO。例如，凌力爾特的LT3090 - 它提供了一個032 V電壓高達(dá)600 mA的輸出從1.5到36 V電源 - 有18μVRMS(見圖4)的噪聲水平。

凌力爾特的圖的低噪聲LDO LT3090

圖4：凌力爾特的低噪聲LDO LT3090。

Maxim的MAX8510可以從可達(dá)6 V的裝置的噪聲等級為11μVRMS在100赫茲至100千赫茲范圍的輸入電壓產(chǎn)生高達(dá)10的電壓輸出，范圍從1.5到4.5伏，在高達(dá)120毫安。

就其本身而言，飛兆半導(dǎo)體提供FAN25800，它被指定為8μVRMS噪音等級在10 Hz到100 kHz的范圍內(nèi)。該LDO工作在高達(dá)5.5 V的輸入，并提供2.8 V輸出，高達(dá)250 mA的電流。

兩者的PSRR和LDO噪聲是重要的指標(biāo)選擇一個LDO的混合動力車-電源時(shí)也可以考慮。當(dāng)比較裝置，它選擇具有一個良好的PSRR的產(chǎn)物，以及考慮的頻率范圍通過其相關(guān)聯(lián)的開關(guān)穩(wěn)壓器將操作，以確保它與LDO的最佳PSRR一致是重要的。然而，同樣重要的是要考慮有多少噪音LDO本身產(chǎn)生。有在選擇該平滑的電壓和電流波動從開關(guān)穩(wěn)壓器，如果輸出供應(yīng)由LDO自身內(nèi)部產(chǎn)生的噪音，那么損壞的設(shè)備的小點(diǎn)。