在一篇LDO基礎知識博文中，我討論了使用低壓差穩壓器(LDO)過濾因開關模式電源導致的紋波電壓。然而，這不是獲得淨化直流電源唯一要考慮的事情。因為LDO是電子設備，它們自身也會生成一定數量的噪聲。選擇使用低噪聲LDO和採取步驟減少內部噪聲，都可以在不損害系統性能的同時形成淨化電源軌的不可分割的措施。

識別噪聲

理想的LDO具備沒有交流元件的電壓軌。但缺點在於LDO會和其他電子設備一樣生成本體噪聲。圖 1 顯示了這種噪聲在時間域中的表現。

圖 1：有噪聲電源的輸出噪聲快照

在時間域中進行分析是困難的。因此，有兩個主要方法來檢驗噪聲：跨越整個頻譜，和作為綜合值。

您可以使用頻譜分析工具來識別LDO輸出線路中的各種交流元件。(應用報告，“如何測量LDO噪聲,”介紹了豐富的噪聲測量知識。) 圖 2 繪製了1A低噪聲LDO TPS7A91的輸出噪聲。

圖 2：TPS7A91噪聲頻譜密度 vs. 頻率和VOUT

如您從各種曲線看到的那樣，輸出噪聲(以每平方根赫茲[μV/ Hz]來表示)集中在頻譜低端。該噪聲大部分出自內部參考電壓，以及誤差放大器FET和電阻分壓器。

分析跨越整個頻譜的輸出噪聲，能幫助我們確定感興趣噪聲範圍的噪聲曲線。例如，音響應用設計師很關注人耳可聞頻率(20Hz到20kHz)，而電源噪聲可能使聲音品質下降。

在進行蘋果設備之間的比較時，數據表通常提供的是單一、綜合噪聲值。輸出噪聲一般是綜合10Hz到100kHz的噪聲，用微伏均方根(μVRMS)表示。(各廠商還將綜合來自100Hz到100kHz的噪聲，或者綜合來自自定義頻率範圍的噪聲。基於所選頻率範圍進行綜合，有助屏蔽不討人喜歡的噪音屬性，因此，檢查除綜合值外的噪聲曲線很重要。)圖 2 顯示了對應各曲線的綜合噪聲值。德州儀器供應的LDO系列綜合噪聲值低至3.8μVRMS。

降噪

除選擇低噪聲質量的LDO外，您還可以採用幾種技術來確保您的LDO具有最低噪聲特性。這些技術包括使用降噪和前饋電容器。我將在下一篇博文中探討使用前饋電容器。

降噪電容器

TI的許多低噪聲LDO系列都具有專門用作“NR/SS”的專用引腳，如圖 3 所示。

圖 3：具有NR/SS引腳的NMOS LDO

該引腳的功能有兩個：它用於過濾來自內部參考電壓的噪聲，及降低啟動過程中的壓擺率或啟用LDO。

為該引腳添加一個電容器(CNR/SS)，就可以形成具有內部電阻的RC濾波器，有助於把由參考電壓生成的無用噪聲分流。由於參考電壓是噪聲的主要來源，增加電容可推送左側低通濾波器的截止頻率。圖 4 顯示了該電容器對輸出噪聲的作用結果。

圖 4：TPS7A91噪聲頻譜密度 vs. 頻率和CNR/SS

如圖 4 所示，更高的CNR/SS值會產生更理想的噪聲值。當達到某個點後，再增加電容值也不再能夠降低噪聲。其餘噪聲來自誤差放大器和FET等。

增加電容器還在啟動期間形成了電阻電容延遲，這將使輸出電壓以較低速率上升。當輸出或負荷中出現了大容量電容，有益的做法是降低啟動電流。

等式 1 中啟動電流等於：

8月25日晚上，由臥龍會布布熊來一次講座，內容：《工程師應該掌握的PCB熱分析知識和技能》。我們來一次PCB板熱仿真，趕緊加入下面臥龍會IT技術圈子，詳情看精華區，上次的傳輸線仿真講座錄製視頻也記得去觀看，學完薪資漲漲漲！