在本文中，我们将介绍低压差 (LDO) 稳压器中噪声和电源抑制比 (PSRR) 的影响。让我们简单讨论一下什么是 LDO。
低压差或 LDO 稳压器是一种直流线性稳压器，即使提供给它的输入电压几乎等于输出电压，也可以通过它控制输出电压。LDO 有两个组件 - 功率 FET 和差分放大器（误差放大器）。LDO的配置如下图所示：
低压差 (LDO) 稳压器中的噪声源可分为两大类，即内在噪声源和外在噪声源。LDO 的固有噪声有两个主要来源：
1. 内部参考电压。
2.误差放大器。
然而，外部噪声就像喷气式飞机发出的噪声一样，是从电路外部的源传递的。
为了获得 15 μA 或更低的静态电流，现代 LDO 使用几十纳安的内部偏置电流。
降低 LDO 噪声的两种主要方法是：
1. 对基准进行滤波
2. 降低误差放大器的噪声增益
在一些 LDO 中，使用外部电容器来过滤参考电压。事实上，为了达到低噪声条件，许多所谓的超低噪声 LDO 需要外部噪声衰减电容器。不幸的是，固定输出 LDO 无法降低输出噪声，因为没有进入反馈节点的权利。如果误差放大器对噪声的贡献大于基准电压源的贡献，则可以通过降低误差放大器的噪声增益来降低 LDO 的总体噪声。
判断误差放大器是否是主要噪声源的唯一方法是比较特定 LDO 的固定版本和可变版本的噪声。如果固定 LDO 的噪声量小于可变 LDO，那么我们可以说误差放大器是主要噪声源。
该图显示了一个 2.5 V 输出可修改 LDO，其中 R1、R2、R3 和 C1 为外部组件。
R3 用于将放大器的高频增益设置为高达 1.5× 至 2×。而C1用于将降噪系统（C1、R1和R3）的低频零点设置在10Hz至100Hz之间，以确保噪声降低至1/f。
降噪 (NR) 网络对高压自适应 LDO 噪声频谱密度的结果如下图所示。
从上图中可以看出，20 Hz 至 2 kHz 之间的噪声性能提高了约三倍（约 10 dB）。
PSRR 代表“电源抑制比”，由于集成度的提高，它已成为现代片上系统 (SoC) 设计中越来越重要的参数。
PSRR 是两个传递函数之间的比率：
• 电源节点到输出节点的传递函数，即(Asupply(ω))
• 输入节点到输出节点A(ω) 的传递函数。A(ω)也称为开环传递函数。
在哪里，
1/ Asupply(ω) 是电源增益的倒数，称为 PSR。
从上式可以明显看出，PSRR与A(ω)成正比，与Asupply(ω)成反比。因此，如果 Asupply(ω) 减小并且开环增益 A(ω) 增大，PSRR 将增大。PSRR 基本上是 LDO 抑制输入侧出现纹波的能力。在理想的 LDO 中，直流频率将是唯一的输出电压。然而，由于高频下出现小尖峰，误差放大器并不具有完美的功能。考虑纹波，PSRR 表示如下：
PSRR=20 xlog RippleinputRippleoutput
LDO 具有：
电源抑制比=55分贝
频率= 1 MHz
输入纹波 = 1mV
它可以将该频率下的 1 mV 衰减至输出端的 1.78 µV。因此，PSRR 增加了 6dB，相当于衰减增加了 2 倍。
大多数 LDO 在较低频率（通常为 10 Hz – 1 kHz）下具有相对较高的 PSRR。在宽频带上具有高 PSRR 的 LDO 可以抑制非常高频的噪声，就像开关产生的噪声一样。
PSRR 会随着频率、温度、电流、输出电压和电压差等参数的变化而波动。PSRR 应为负值，因为它用于计算抑制。然而，该图将其显示为正数，因此图中顶部的数字表示更高的噪声抑制。
测量 LDO 的 PSRR 的方法有多种：
1.使用LC求和节点测量PSRR：
测量LDO PSRR的基本方法如下图所示。
在此方法中，两个电压（直流和交流）相加并施加在 LDO 的输入端子上。工作点偏置电压为 VDC，VAC 为噪声源。上图中，电容C用于防止VAC短路VDC，电感L用于防止VDC短路噪声源。
测量低频 PSRR 取决于由电感器 L 和电容器 C 创建的高通滤波器。该滤波器的 3dB 点由下式确定：
当获得低于 3dB 点的频率时，测量 PSRR 变得困难并且它们开始减弱。
2. 使用求和放大器测量 PSRR
为了获得改进的 PSRR 测量，描述了另一种方法，其中使用高带宽放大器作为求和节点来插入信号，从而在 VAC 和 VDC 之间提供隔离。该方法如下图所示：
在此方法中，PSRR 是在空载条件下测量的。
使用此方法测量 PSRR 时必须牢记以下因素。
1、输入电容可能是高速放大器进入不稳定状态的原因；在测量 PSRR 之前应移除该电容器。
2. 为了减少电感效应，应使用示波器或网络分析仪同时测量 Vin 和 Vout。
3. 长电线会增加电感并影响结果。这就是为什么测试装置不应该有任何长电线。
4. 选择交流和直流输入值时应考虑以下条件：
• VAC（最大值）+ VDC < LDO 的 VABS（最大值）
• VDC – VAC > LDO 的 VUVLO
如果满足以下条件，将获得最佳结果：
• VDC–VAC > Vout + Vdo + 0.5
其中：
Vout 是 LDO 的输出电压，
Vdo 是工作点处的特定压差电压。
5. 放大器的结果将开始衰减施加到 LDO 的极高频率的 VAC 信号。
6. MOSFET 输出阻抗与漏极电流成反比，因此导致 LDO 的开环输出阻抗减小，负载电流增大，增益降低。
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