好文共享：理解低压差稳压器，实现系统优化设计

开环增益区和输出电容区。基准电压PSRR区取决于参考放大器的PSRR和LDO的开环增益。理想情况下，参考放大器需与电源扰动完全隔离，但实际上，参考放大器只需抑制最高数十Hz的电源噪声，因为误差放大器反馈电路能确保在低频时具有高PSRR。

图11. 典型LDO PSRR与频率的关系

在大约10 Hz以上的第二区中，PSRR主要由LDO的开环增益决定。此区中的PSRR取决于误差放大器的增益带宽（最高为单位增益频率）。在低频时，误差放大器的交流增益等于直流增益。增益保持不变，直至达到3 dB截止频率。在高于3 dB截止频率下，误差放大器的交流增益随着频率增加而降低，速率通常为20 dB/十倍频程。

在误差放大器的单位增益频率以上，控制环路的反馈对PSRR没有影响，此时PSRR由输出电容和输入与输出电压之间的任何寄生效应确定。在这些频率下，PSRR主要受输出电容的ESR，ESL以及电路板布局布线的影响。为了降低任何高频谐振的影响，必须特别注意布局布线。

PSRR与负载电流的关系

负载电流影响误差放大器反馈环路的增益带宽，因此也会影响PSRR。在低负载电流下（通常小于50 mA），调整元件的输出阻抗很高。由于控制环路的负反馈，LDO的输出近乎是理想的电流源。输出电容和调整元件形成的极点出现在相对较低的频率，因此，PSRR在低频条件下往往会提高。低电流时输出级的高直流增益往往也会提高误差放大器单位增益点以下各频率的PSRR。

在高负载电流下，LDO输出不能近似成一个理想电流源。调整元件的输出阻抗会下降，从而导致输出级的增益降低，DC至反馈环路单位增益频率之间的PSRR会有所下降。当负载电流增加时，PSRR会急剧下降，如图12所示。当负载电流从400 mA增加到800 mA时，ADM7150的PSRR在1 kHz时降低了20 dB。

输出级带宽随输出极点频率的升高而增加。在高频条件下，PSSR应会随带宽增加而提高，但实际上，由于总环路增益降低，高频PSRR可能不会提高。一般而言，轻载时的PSRR优于重载时。

图12. ADM7150电源抑制与频率的关系（VOUT = 5 V，VIN = 6.2 V）

PSRR与LDO裕量的关系

PSRR也与输入到输出电压差（即裕量）有关。对于固定裕量电压，PSRR随着负载电流的增加而降低；这在高负载电流和小裕量电压时尤其明显。图13显示了5 V ADM7172在2 A负载下PSRR与裕量电压之间的关系差异。

随着负载电流增加，调整元件（ADM7172的PMOSFET）脱离饱和状态，进入线性工作区，其增益相应地降低。这导致LDO的总环路增益降低，因而PSRR下降。裕量电压越小，增益降幅越大。在某些小裕量电压下，控制环路根本没有增益，PSRR几乎会降至0。

导致环路增益降低的另一个因素是调整元件的非零电阻RDSON。负载电流在RDSON上引起的任何压降都会导致调整元件有效裕量降低。例如，如果调整元件是一个1 Ω的器件，当负载电流为200 mA时，裕量将降低200 mV。当LDO在1 V或更低的裕量电压下工作时，估算PSRR时必须考虑此压降。

在压差模式下，PSRR是由RDSON和输出电容形成的极点决定的。在非常高的频率下，PSRR会受输出电容ESR与RDSON的比值限制。

图13. ADM7172电源抑制与裕量的关系（VOUT = 5 V，2 A负载电流）

比较LDO PSRR规格

比较LDO的PSRR规格时，应确保测量是在相同的测试条件下进行的。许多旧式LDO仅指定120 Hz或1 kHz时的PSRR，而未提及裕量电压或负载电流。至少，电气技术规格表中的PSRR应针对不同的频率列出。为使比较有意义，最好应使用不同负载和裕量电压下的PSRR典型工作性能曲线。

输出电容也会影响高频时的LDO PSRR。例如，1 μF电容的阻抗是10 μF电容的10倍。在频率高于误差放大器的单位增益交越频率时，电源噪声的衰减与输出电容有关，此时电容值就特别重要。比较PSRR数据时，输出电容的类型和值必须相同，否则比较无效。

输出噪声电压

输出噪声电压是指在恒定输出电流和无纹波输入电压条件下，给定频率范围（通常为10 Hz或100 Hz至100 kHz）上的RMS输出噪声电压。LDO的主要输出噪声源是内部基准电压源和误差放大器。现代LDO采用数十nA的内部偏置电流工作，以便实现15 μA或更低的静态电流。这些低偏置电流要求使用高达GΩ级的偏置电阻。输出噪声的典型范围为5 μV rms至100 μV rms。图14显示了ADM7172输出噪声与负载电流之间的关系。

ADM7172等部分LDO可使用外部电阻分压器来设置初始设定点以上的输出电压，使初始设定为1.2 V 的器件可提供3.6 V输出电压。对于这样的应用，可向该分压器添加降噪网络，以便使输出噪声恢复到接近初始固定电压的水平。

图14. ADM7172输出噪声与负载电流之间的关系

LDO输