詳談LDO噪聲及其分類

在我們之前的博客中，我們談到《低壓降（LDO）穩(wěn)壓器之理想與現(xiàn)實(shí)》，介紹了什么是LDO穩(wěn)壓器及其噪聲參數(shù)的基本信息。今天，我們將進(jìn)一步詳細(xì)談?wù)勈裁词窃肼?，它是如何分類的，并介紹安森美半導(dǎo)體提供的超低噪聲 LDO。

噪聲分為兩類：內(nèi)部噪聲和外部噪聲。內(nèi)部噪聲是不可避免的，每個(gè)電子設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部噪聲。LDO 由理想的源供電，這意味著它不受外界影響，因此在輸入端沒(méi)有外部噪聲 (雖然 LDO 在輸出端確實(shí)有內(nèi)部噪聲)。外部噪聲是由外界影響(輸入處的紋波——實(shí)際源) 產(chǎn)生的各種噪聲。輸入波紋與電源抑制比 (PSRR) 有關(guān)。

此外，還有如熱和閃爍等噪聲的不同類別。熱噪聲是由粒子的隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)引起的，這種運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散。熱噪聲的存在沒(méi)有外部電壓連接。與熱噪聲不同的是，閃爍噪聲是由粒子電流的隨機(jī)變化引起的，這種運(yùn)動(dòng)稱為漂移。漂移是由外部電壓引起的，這意味著沒(méi)有外部電壓就不可能存在閃爍噪聲。

噪聲也可按頻譜劃分。我們用顏色來(lái)識(shí)別特定的噪聲頻譜。例如白色、粉紅色、棕色、灰色等。通過(guò)顏色識(shí)別的第一種噪聲是白噪聲，它在整個(gè)頻譜范圍內(nèi)是平滑的。

那么我們?nèi)绾螠y(cè)量噪聲呢？如前所述，內(nèi)部噪聲是由輸入端有理想源的 LDO 產(chǎn)生的噪聲。在實(shí)際測(cè)量中，這個(gè)理想的源可能是電池，它比 LDO 穩(wěn)壓器具有更低的內(nèi)部噪聲。這種噪聲與頻率有關(guān)，它由一個(gè)參數(shù)表示，如頻譜噪聲密度曲線或積分噪聲值 (在通常為10 Hz 至100 kHz 的特定頻率范圍內(nèi)，輸出噪聲電壓以微伏- uVRMS表示)。

但什么是頻譜噪聲密度呢？如果您及時(shí)測(cè)量噪聲，您只能看到噪聲的絕對(duì)振幅值，但不能看到所有噪聲屬性的頻率。正如上面的圖片所示，噪聲在x10的范圍內(nèi)。頻譜噪聲密度曲線是所產(chǎn)生的噪聲之和。每一噪聲都是在窄幅的頻率范圍內(nèi)測(cè)量的。您可在下面的圖片中看到頻譜噪聲密度。

LDO 輸出端的噪聲也與負(fù)載有關(guān)。負(fù)載消耗電流 Iout，該電流值等于電阻 RLOAD。與負(fù)載相關(guān)的是多個(gè) RLOAD和輸出電容 COUT。較高的 RLOAD值或較高的 COUT值意味著與負(fù)載相關(guān)的曲線部分向較低頻率移動(dòng)。在上面的圖片上，您可看到與 IOUT有關(guān)，在下面的圖片中，您可看到與 COUT有關(guān)。

安森美半導(dǎo)體有寬廣的 LDO 陣容，具有不同的噪聲參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)的 LDO 通常具有典型的 50 uVRMS以上的積分噪聲，另外還有低噪聲產(chǎn)品 (噪聲 RMS) 和超低噪聲器件 (噪聲 RMS)。例如最新的超低噪聲 LDO 是 NCP 160/NCP 161/NCP 163/NCP 167 系列和 NCP 110。這些 LDO 的積分噪聲低于 10 uVRMS，是敏感應(yīng)用如射頻、傳感器、攝像機(jī)、智能手機(jī)、平板電腦或無(wú)線局域網(wǎng)的極佳選擇。

但是，如何表示 LDO 輸出的噪聲有多大呢？可用如上文所示的積分噪聲頻率范圍表示。這個(gè)范圍通常是10赫茲至100千赫。