低压差（LDO）调节器的噪声源

mV和1 V裕量下的PSRR差异。

　　随着负载电流提高，调整元件（ADP151的P-MOSFET）脱离饱和状态，进入三极工作区，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。裕量越小，则增益降幅越大。在某些小裕量电压，控制环路根本没有增益，PSRR降至0.

图12. 典型LDO PSRR与裕量的关系（ADP151）。

　　降低环路增益的另一个因素是调整元件具有一个非零电阻，或称RDS_ON.RDS_ON包括MOSFET导通电阻、片内互连电阻和线焊电阻。RDS_ON通过LDO的压差电压估算。例如，WLCSP封装的ADP151在200 mA负载下的最差情况压差电压为200 mV,这意味着RDS_ON约为1.0Ω 。图13显示了调整元件和RDS_ON的简化原理图。

图13. 简化的LDO显示调整元件电阻

　　负载电流引起的RDSON上的任何压降都会导致调整元件有效部分的裕量降低相应的量。例如，如果调整元件是一个1 器件，负载电流为200 mA,则裕量将降低200 mV.当LDO在1 V或更低的裕量电压下工作时，估算LDO PSRR时必须考虑此压降。

　　改善PSRR

　　在既定的负载电流下，LDO的PSRR可以通过多种方式加以改善：

　　●让LDO在至少1 V的裕量下工作。某些LDO,如ADP151等，能够在低至500 mV的裕量下很好地工作。

　　●使用最大负载电流额定值至少比预期负载大1.5倍的LDO.

　　●在LDO的输入端或输出端增加外部滤波。

　　●如果裕量足够，级联两个或更多LDO.

　　增加外部滤波以提高PSRR

　　增加外部滤波可以大大改善LDO电路的PSRR,但是，其代价是电路更复杂，并且裕量和效率会降低。根据应用不同，可以将额外滤波添加到LDO的输入端（前置滤波）或输出端（后置滤波）。

　　后置滤波常常用于LDO输出端存在显着低频噪声的场合，如ADP151等现代低噪声LDO不再需要后置滤波。后置滤波的缺点是滤波器电感的电阻会引起额外的负载调整误差。

　　当必须抑制高频噪声时，如开关转换器的输出电压纹波等，增加前置滤波更合适，而且它不会影响负载调整。

　　图14显示一个LDO电路同时采用前置滤波和后置滤波，然而，通常情况下仅使用一个外部滤波器。

图14. 采用外部前置滤波和后置滤波的LDO

　　滤波器的主要元件是L_F和C_F,用于设置滤波器的转折频率。C_D和R_D消除L_F和C_F的谐振。C_IN和C_OUT是用于LDO的典型输入和输出电容，但C_IN不是必需的。

　　C_F、L_F、C_D和R_D的值可以通过以下方程式来确定：

　　例如，假设必须将一个开关转换器的1 MHz纹波降低至少30 dB,100 kHz至200 kHz的转折频率应当足够。

　　根据方程式9,假设C_F = 1μF、L_F = 1μH,则f_C = 160 kHz.

　　根据方程式10,CD = 10μF;根据方程式11,RD = 1Ω。

　　图15显示了示例滤波器的响应。1 MHz时的衰减约为33 dB,最大峰化约为0.7 dB（81 kHz时）。

　　电感LF的直流电阻应尽可能低，以使裕量降幅最小（对于后置滤波器，则使负载调整误差最小）。电感的饱和电流也必须至少像电路的最大预期负载电流一样高。

图15. 示例纹波滤波器的响应

　　级联多个LDO以提高PSRR

　　在裕量充足的应用中，级联多个LDO（如ADP151等）可以大大提高PSRR,同时保持ADP151的低输出噪声特性。图16显示两个级联LDO的原理图。旁路电容C_IN、C_OUT和C_O等于ADP151数据手册的推荐值，即1μF.

图16. 级联LDO

　　所选的LDO1输出确保LDO2上的裕量至少为500 mV.为获得最佳性能，LDO1上的裕量至少也应为500 mV.图17比较了一个1.8 V ADP151与两个级联ADP151的PSRR.两种情况下的负载电流和裕量均分别为200 mA和1 V.从图17可以清楚地看出，级联两个LDO可以将宽频率范围内的PSRR提高多达30 dB.

图17. 一个LDO和级联LDO的PSRR

　　比较LDO PSRR指标

　　比较LDO的PSRR指标时，应确保测量是在相同的测试条件下进行。许多旧式LDO仅说明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10μF电容的10倍。在频率高于误差放大器的0 dB交越频率时，电源噪声的衰减与输出电容有关，此时的容值特别重要。比较PSRR数值时，输出电容的类型和值必须相同，否则比较无效。

　　LDO总噪声

　　内部噪声和PSRR均构成LDO总输出噪声的一部分。根据应用不同，内部噪声和PSRR二者之一的贡献可能很重要，或者二者的贡献均很重要。当PSRR和内生噪声对应用的整体性能均有影响时，就无法应用噪声的单一数值。

　　一个典型应用是利用开关转换器为RF PLL供电。为了抑制来自开关转换器的纹波，输出通过一个LDO进行调节。

LDO的内部噪声会