了解LDOs中的噪声和PSRR

噪声和电源抑制比（PSRR）在低压滴（LDO）调节器中的影响。

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在本文中，我们将涵盖噪声和电源抑制比（PSRR）在低压差（LDO）调节器中的影响。让我们简要讨论LDO是什么。

低压丢弃调节器

低压输出LDO调节器是DC线性电压调节器，即使当提供给它的输入电压几乎等于输出电压时也可以控制输出电压。LDO - 电源FET和差分放大器（误差放大器）有两种组件。LDO的配置可以在图中见图：

低压丢弃调节器（LDO）中的噪音

低dropout (LDO)调节器的噪声源可以分为两大类，即内源和外源。LDOs的固有噪声主要有两种来源:
1.内部参考电压。
2.误差放大器。

鉴于外在噪声就像喷射飞机的噪声一样，并且从电路外的源传递。

为了获得15μA或更小的静态电流，现代LDO可以管理内部偏置电流，这是几十纳米放大器的偏置电流。

降低LDO的噪音

降低LDO噪声的两种主要方法是:
1.过滤的引用
2.降低误差放大器的噪声增益

在某些LDO中，外部电容用于过滤参考。它是现实主义，为了实现低噪声条件，许多所谓的超级噪声LDO需要外部噪声衰减电容。unlublyly，由于没有进入反馈节点的权利，不可能降低输出噪声。如果误差放大器的噪声比参考的贡献更多，则可以通过降低误差放大器的噪声增益来降低LDO的整体噪声。

判断误差放大器是否是主要的噪声贡献者的唯一方法是比较一个特定的LDO的固定版本和可变版本的噪声。如果固定ldo的噪声比可变ldo的噪声小，那么我们就可以说误差放大器是噪声的主要来源。

该图显示了具有R1，R2，R3和C1的2.5 V输出可修改的LDO，其是外部部件。

R3用于将放大器的高频增益放置高达1.5×至2×。然而，C1用于在10Hz和100Hz之间设置降噪系统（C1，R1和R3）的低频零，以确保噪声减少到1 / f。

下图中可以看到高压适应LDO噪声谱密度的降噪（NR）网络的结果。

在上图中，可以看出，在20Hz和2kHz之间的噪声性能中存在大约三倍（〜10dB）的进度。

LDO中的电源抑制比

PSRR代表“电源抑制比”，由于集成的级别增加，它在芯片（SOC）设计中变得逐渐更重要的参数。

PSRR是两个传输功能之间的比率：
•供应节点到输出节点的传递函数，即(供应(ω))
•输入节点的传递函数输出节点A（ω）。（ω）也称为开环传输函数。

$$ psrr（ω）= 20·log [a（ω）/ asupply（ω）] [db] $$

在哪里，

1 / Aspply（ω）是电源增益的倒数，称为PSR。

从上述方程可以明显看出，PSRR与A成正比(ω)，与供给成反比(ω)。因此，如果供给(ω)减少而开环增益a (ω)增加，PSRR将增加。PSRR基本上是LDO对发生在输入端的波纹的抑制能力。在理想的LDO中，直流频率将是唯一的输出电压。然而，由于在高频率时出现的小尖峰，误差放大器并没有完美的功能。考虑波纹，PSRR表示为:
PSRR = 20 XLog RippleInputRippleOutput

实际的例子

LDO有:

psrr = 55 dB

= 1 MHz频率

输入纹波= 1mV

它可以在这个频率下将1毫伏的电压衰减到输出端的1.78µV。所以PSRR增加了6dB，等于衰减增加了2倍。

大多数LDO在较低频率上具有相对高的PSRR，通常为10 Hz - 1 kHz。在宽带上具有高PSRR的LDO可以抑制非常高的频率噪声与来自切换器引起的噪声相同。
PSRR在一些参数上波动，如频率、温度、电流、输出电压和电压差。PSRR应该是一个负值，因为它被用来计算排斥。然而，图中将其显示为正数，因此图中的顶部数字表示较高的抗噪性。

测量LDO的PSRR

测量LDO的PSRR有不同的方法:

1.用LC求和节点测量PSRR:

测量LDO的PSRR的基本方法如下图所示。

在这种方法中，两个电压(直流和交流)叠加在一起，并施加在LDO的输入端。工作点的偏置电压是直流电，而交流电是噪声源。在上图中，电容C用于防止VAC短路VDC，电感L用于防止VDC短路噪声源。

为了测量低频的PSRR由由电感器L和电容器C产生的高通滤波器确定。该滤波器的3DB点由以下确定：
$$ fmin =12πlc$$
当在3DB点下方获得频率时，测量PSRR变得困难，并且它们开始衰减。

2.使用求放大器测量PSRR

为了改进PSRR的测量，另一种方法是用一个高带宽放大器作为求和节点插入信号，从而在VAC和VDC之间提供隔离。这种方法如下图所示:

在该方法中，PSRR在没有负载条件下测量。

使用此方法时，必须在测量PSRR时牢记以下因素。
1.输入电容可能是高速放大器以不稳定的条件的原因;在PSRR测量之前，应拆下该电容。
2.为了减轻电感效果，应立即使用范围或网络分析仪测量VIN和VOUT。
3.长导线会增加电感，对结果产生影响。这就是为什么，测试装置不应该有任何长电线。
4.在选择交流和直流输入值时，应考虑以下条件:
•VAC (max) + VDC < VABS (max)的LDO
•LDO的VDC - VAC > VUVLO