低压差（LDO）调节器的噪声源

时间：03-09 来源：3721RD 点击：

率而变化。

　　LDO中的噪声

　　LDO的主要内部噪声源是内部基准电压和误差放大器。

　　现代LDO采用数十nA的内部偏置电流工作，以便实现15μA或更低的静态电流。这种低偏置电流要求使用高达G级的大值偏置电阻。

　　基准电压噪声

　　电阻的热噪声定义为Vn = √（4kTRB），可以看出，电阻对基准电压电路噪声的贡献可能相当大。幸运的是，LDO的基准电压不需要数Hz以上的带宽，可以利用片内无源滤波来轻松降低该噪声。

　　例如，一个源阻抗为0.1 GΩ的带隙基准电压源在10 Hz到100kHz范围内具有407μV rms的噪声，将带宽限制在10 Hz,噪声可以降低至4.1μV rms.如果将带宽降低至1.6 Hz,则基准电压源的噪声贡献降低至1.3μV rms.利用一个1 GΩ电阻和一个100 pF电容可以构建一个转折频率为1.6 Hz的单极点RC滤波器。图3显示了如何在芯片中实现这样一个1.0 V超低噪声基准电压源。

图3. 超低噪声、超低功耗基准电压源（ADP223）

　　误差放大器噪声

　　如果使用低噪声基准电压源，则误差放大器将成为总输出噪声的重要来源。基准电压源和误差放大器的噪声贡献不相关，必须通过均方根方法求和。

　　图4所示为一个具有500 mV基准电压源的2.5 V输出LDO示例。基准电压源的噪声为1μV rms,误差放大器的噪声为1.5μV rms,总噪声为9 μV rms,计算如下：

图4. 基准电压源和误差放大器的噪声贡献（ADP223）。

　　降低LDO噪声

　　用于降低LDO噪声的方法主要有两种：

　　●对基准电压进行滤波

　　● 降低误差放大器的噪声增益

　　某些LDO允许使用外部电容来对基准电压进行滤波。事实上，许多所谓的超低噪声LDO都需要使用外部降噪电容来实现其低噪声性能。对基准电压进行外部滤波的缺点是启动时间与滤波电容的大小成比例，图3说明了为什么会如此。连接100 pF电容的节点被引出，以便连接外部电容。

　　降低误差放大器的噪声增益对启动时间的影响不如对基准电压进行滤波那样大，因而更容易在启动时间与输出噪声之间权衡选择。遗憾的是，对于固定输出LDO,由于无法接入反馈节点，输出噪声一般无法降低。然而，在大多数可调输出LDO中，很容易接入反馈节点。

　　如果误差放大器的噪声贡献大于基准电压源的贡献，则降低误差放大器的噪声增益可以显着降低LDO的总噪声。确定误差放大器是否是主要噪声来源的一种方法，就是比较特定LDO的固定输出版本与可调输出版本的噪声。如果固定输出LDO的噪声远低于可调输出LDO,则误差放大器是主要噪声源。

　　图5所示为一个2.5 V输出可调LDO,R1、R2、R3和C1为外部元件。所选的R3用于将放大器的高频增益设置为1.5倍至2倍。某些LDO的相位裕量较低，或者在单位增益下不稳定。所选的C1用于将降噪网络（C1、R1和R3）的低频零点设置在10 Hz至100 Hz范围内，确保1/f区中的噪声得到充分降低。