好文共享：理解低压差稳压器，实现系统优化设计

O输出电压和输入电压之间的关系

直流精度

整体精度会考虑输入电压和负载调整率、基准电压漂移和误差放大器电压漂移的影响。稳压电源上的输出电压变化主要是基准电压源和误差放大器的温度变化造成的。如果使用分立电阻来设置输出电压，这些电阻的容差可能是影响整体精度的最主要因素。输入电压和负载调整率与误差放大器失调对整体精度的影响通常为1%至3%。

例如，可利用下列工作特性来计算3.3 V LDO在0°C至125°C温度范围内的总精度：电阻温度系数为±100 ppm/°C，采样电阻容差为±0.25%，因负载调整和输入电压调整而引起的输出电压变化分别为±10 mV和±5 mV，并且基准电压源的精度为1%。

温度导致的误差 = 125°C × ±100 ppm/°C = ±1.25%

采样电阻导致的误差 = ±0.25%

负载调整率导致的误差 = 100% × (±0.01 V/3.3 V) = ±0.303%

输入电压调整率导致的误差 = 100% × (±0.005 V/3.3 V) = ±0.152%

基准电压源导致的误差 = ±1%

最差情况误差假定所有误差都沿同一方向变化

最差情况误差 = ±(1.25% + 0.25% + 0.303% + 0.152% + 1%) = ±2.955%

典型误差假定随机变化，因此采用此误差的平方根(rss)

典型误差 = ± √(1.252 + 0.252 + 0.3032 + 0.1522 + 12) = ±1.655%

LDO从不会超过最差情况误差，而rss误差是最有可能的误差。误差分布会以rss误差为中心并扩展到在尾部包括最差情况误差。

负载瞬态响应

负载瞬态响应是指负载电流阶跃变化时的输出电压变化。它与输出电容值、电容的等效串联电阻(ESR)、LDO控制环路的增益带宽以及负载电流变化的大小和速率有关。

负载瞬态的变化速率会对负载瞬态响应产生显著影响。如果负载瞬态非常缓慢，比如100 mA/μs，LDO的控制环路或许能够跟踪该变化。但是，如果负载瞬态较快，环路无法进行补偿，则可能会出现异常行为，例如因低相位裕量而导致过大的振铃。

图8显示了ADM7172以3.75 A/μs的变化速率对1 mA至1.5 A负载瞬态的响应曲线。1.5 μs的0.1%恢复时间和最小振铃表明其具有良好的相位裕量。

图8. ADM7172负载瞬态响应。400 ns内产生1 mA至1.5 A的负载阶跃（红线）。输出电压（蓝线）

线路瞬态响应

输入电压瞬态响应是指输入电压阶跃变化时的输出电压变化。它与LDO控制环路的增益带宽以及输入电压变化的大小和速率有关。

图9显示了ADM7150对2 V输入电压阶跃变化的响应。输出电压偏差也显示了环路带宽和PSRR的特性（参见下一部分）。对应于1.5 μs内的2 V变化，输出电压变化约为2 mV，表明约100 kHz时PSRR约为60 dB。

同样，跟在负载瞬态下一样，输入电压的变化速率也对输入瞬态响应有较大的影响。当输入电压缓慢变化（在LDO的带宽内只出现一个凹陷）时，可隐藏振铃或其他异常行为。

图9. ADM7150线路瞬态响应。1.5 μs内产生5 V至7 V的线路阶跃（红线）。输出电压（蓝线）

电源抑制

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），使这些干扰信号不至于破坏电路输出的性能。PSRR定义为：

PSRR = 20 × log(VEIN/VEOUT)

其中，VEIN和VEOUTT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，PSRR适用于为内部电路供电的输入端。对于LDO，输入电源引脚为内部电路供电的同时也为输出电压供电。PSRR具有与直流输入电压调整率相同的关系，但包括整个频谱。

100 kHz至1 MHz范围内的电源抑制非常重要，因为LDO经常跟高效的开关电源配合使用来为敏感的模拟电路供电。

LDO的控制环路往往是确定电源抑制性能的主要因素。同时大容量、低ESR的电容也对电源抑制性能非常有用，特别是在频率超过控制环路增益带宽的情况下。

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。LDO由基准电压源、误差放大器，以及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PSRR。典型LDO在10 Hz时可具有高达80 dB的PSRR，但在数十kHz时则可降至仅20 dB。

图10显示了误差放大器的增益带宽和PSRR之间的关系。这是一个简化的示例，图中忽略了输出电容和调整元件的寄生效应。PSRR为开环增益的倒数，直到3 kHz时增益开始下降为止。然后，PSRR以20 dB/十倍频程的速率降低，直到3 MHz时达到0 dB。

图10. LDO增益与PSRR的简化关系图

图11显示了用来表征LDO PSRR的三个主要频域： 基准电压PSRR区、