低压差线性稳压器的噪声源分析

图8. 噪声谱密度与输出电压的关系（ADP223）

　　比较LDO噪声指标

　　均方根噪声用单一数值表示，因此它是用于比较不同LDO性能的一个有用指标。然而，进行比较的LDO的噪声指标必须是在相同的测试条件下测得。

　　例如，在10 Hz至100 kHz范围内，1.2 V输出的ADP223均方根噪声约为27.7 μV rms.如果噪声带宽降到100 Hz至100kHz,则均方根噪声降至约26.2μV rms.均方根噪声之所以降低，是因为进行的噪声测量不再包括10 Hz至100 Hz范围内的8.9μV rms噪声。

　　此外还必须留意所考虑的LDO的降噪特性。对于需要外部电容进行降噪的LDO,不使用电容时的噪声可能比使用电容时高100倍。在要求小尺寸和低成本的应用中，出于节省PCB面积和成本考虑，可能会选择不需要外部降噪电容，但噪声略高于需要降噪电容的LDO.

　　LDO PSRR

　　LDO的PSRR常常与内部噪声相混淆。简单地说，PSRR衡量电路抑制电源输入端出现的外来信号（噪声和纹波），使这些干扰信号不致于破坏电路输出的能力。电路的PSRR定义如下：

　　其中，V_EIN和VE_OUT分别是输入端和输出端出现的外来信号。

　　对于ADC、DAC和放大器等电路，该PSRR适用于向目标电路内部供电的输入端。对于LDO,输入电源引脚为调节输出电压和内部电路供电。

　　PSRR与频率的关系

　　PSRR不是通过单一值来定义，因为它与频率相关。如图1所示，LDO由基准电压、误差放大器、MOSFET或双极性晶体管等功率调整元件组成。误差放大器提供直流增益以便调节输出电压。误差放大器的交流增益特性在很大程度上决定了LDO的PSRR.典型LDO在10 Hz时可能具有高达80 dB的PSRR,但在数十kHz时则可能降至仅20 dB.

　　误差放大器增益带宽与PSRR的关系如图9所示。本例已进行高度简化，输出电容和调整元件寄生效应被忽略。

　　PSRR等于60 dB开环增益的倒数，直到3 kHz时增益开始滚降。PSRR以20 dB/10倍的速率降低，直到3 MHz时PSRR达到0 dB;对于此后所有更高的频率，PSRR保持0 dB不变。

图9. 简化的LDO增益与PSRR的关系

　　图10的PSRR曲线显示了表征LDO PSRR的三个主要频域：

　　基准电压PSRR区、开环增益区和输出电容区。

图10. 典型LDO PSRR与频率的关系

　　基准电压PSRR区取决于基准电压放大器的PSRR和LDO开环增益。理想情况下，基准电压放大器完全不受电源扰动的影响。实际上，基准电压只需要抑制最高数十Hz的电源噪声，因为误差放大器反馈确保在低频时具有高PSRR.

　　在大约10 Hz以上的第二区中，PSRR主要由LDO的开环增益决定。此区中的PSRR是误差放大器增益带宽（最高为单位增益频率）的函数。在低频时，误差放大器的交流增益等于直流增益并保持不变，直至达到3 dB滚降频率。在高于3dB滚降点的频率，误差放大器的交流增益随着频率提高而降低，变化速率通常为20 dB/10倍。

　　在误差放大器的单位增益频率以上，控制环路的反馈对PSRR无影响，PSRR由输出电容和输入与输出电压之间的任何寄生效应决定。在这些频率，输出电容ESR和ESL以及电路板布局布线会强烈影响PSRR.为了降低高频谐振的影响，必须特别注意布局布线。

　　PSRR与负载电流的关系

　　如"PSRR与频率的关系"部分所述，LDO的PSRR取决于误差放大器反馈环路的增益带宽，任何会影响此环路增益的因素都会影响LDO的PSRR.负载电流可以通过两种方式影响PSRR.

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