LDO的噪聲與PSRR之間的差異

此應(yīng)用報(bào)告說明了 LDO 的噪聲與 PSRR 之間的差異，還說明了 LDO 數(shù)據(jù)表中噪聲的不同規(guī)定方式以及在應(yīng)用中應(yīng)采用的噪聲規(guī)格，最后說明了降低 LDO 噪聲的方法。

簡介

1．LDO 噪聲和 PSRR

低壓差線性穩(wěn)壓器 （LDO） 為調(diào)節(jié)由較高電壓輸入產(chǎn)生的輸出電壓提供了一種簡單方法。雖然操作簡單，但其自生噪聲在很多時候易與電源抑制比 （PSRR） 混淆。這兩者在很多情況下統(tǒng)稱為“噪聲”，這是不恰當(dāng)?shù)?。噪聲是由LDO 內(nèi)部電路中的晶體管和電阻器以及外部元件產(chǎn)生的。噪聲類型有熱噪聲、閃爍噪聲和散粒噪聲。PSRR 可以衡量一個電路的電源抑制能力，表示為輸出噪聲與電源輸入噪聲的比值。它可測量電路在各種頻率下對輸入電源 注入紋波的抑制能力。在 LDO 中，PSRR 是在寬頻率范圍內(nèi)輸出紋波與輸入紋波之比，單位為分貝 （dB）。PSRR 的基本公式為方程式 1：

圖 1 說明了噪聲和 PSRR 之間的差異。LDO 噪聲包括內(nèi)部噪聲和外部噪聲，而 PSRR 是 LDO 的一個內(nèi)部參數(shù)。LDO 用戶通常專注于 PSRR 而不是自生的輸出噪聲。PSRR 可抑制來自 LDO 外部的噪聲，但 LDO 內(nèi)部始終會產(chǎn)生噪聲。因此，具有高 PSRR 的 LDO 可能不會很好地抑制內(nèi)部噪聲。用戶應(yīng)始終考慮這兩個參數(shù)。

圖 1. LDO 的 PSRR 和噪聲

2．LDO 噪聲類型

噪聲是晶體管和電阻器內(nèi)產(chǎn)生的純物理現(xiàn)象。晶體管會產(chǎn)生散粒噪聲和閃爍噪聲。MOSFET 的電阻元件（如電阻器）也會產(chǎn)生熱噪聲。熱噪聲和散粒噪聲本質(zhì)上是隨機(jī)的，其功率在頻譜上是平坦的。在放大器帶寬范圍內(nèi)，功率都是平坦的。MOSFET 柵極上的電荷被捕獲時，會產(chǎn)生閃爍噪聲。散粒噪聲符合泊松分布，而 1/f 噪聲（閃爍 噪聲）的功率與頻率成反比，即頻率越低，噪聲越高。1/f 噪聲是系統(tǒng)的主要噪聲來源，僅次于熱噪聲。（請參閱圖 2）

圖 2. LDO 噪聲（類型）

3.LDO 數(shù)據(jù)表中的噪聲規(guī)格

通常，數(shù)據(jù)表規(guī)定 LDO 噪聲的方式有兩種。一種是“總（積分）輸出噪聲，以 μVrms 為單位”，即在有限頻率范圍內(nèi)積分的頻譜噪聲密度 RMS 值。第二種是“頻譜噪聲密度曲線，以 μV/√Hz 為單位”，即噪聲密度與頻率的關(guān)系圖。圖 3 顯示了 TPS717xx 系列 LDO 的兩種規(guī)格。

圖 3. 噪聲的兩種規(guī)定方式 （TPS717xx LDO）

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