編者注：在之前的文章中介紹過，對于電源噪聲敏感度高的電路中，可以使用LDO。那么LDO真的沒有噪聲嗎？本文轉(zhuǎn)載自O(shè)nsemi，介紹了LDO的基本概念以及LDO噪聲。

低壓降（LDO）穩(wěn)壓器

穩(wěn)壓器在想要從不穩(wěn)定或可變的電源中獲得穩(wěn)定電源電壓的應(yīng)用至關(guān)重要。這類電源包括逐漸放電式的電池或整流后的交流電壓等。而對開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的噪聲或殘留交流紋波較敏感的應(yīng)用，包括射頻收發(fā)器、Wi-Fi 模塊和光學(xué)圖像傳感器，采用線性穩(wěn)壓器來可最大限度地減少整個系統(tǒng)的錯誤和誤差。

能夠在電源輸入和輸出端之間保持低壓差的線性穩(wěn)壓器通常稱為低壓降（LDO）穩(wěn)壓器。其基本特點是無論輸出電流、輸入電壓、熱漂移或工作壽命（老化）如何變化，都能保持恒定的輸出電壓。這些是理想條件，但現(xiàn)實世界中的情況卻有些不同。由于 LDO 輸出電壓并非絕對穩(wěn)定，因此主要會影響以下操作功能：

a）由于有限的控制回路速度，負載電流的快速變化會導(dǎo)致輸出電壓的變化。有時內(nèi)部調(diào)節(jié)回路無法對電流的快速變化（由于時間延遲）作出反應(yīng)，就會導(dǎo)致通常約為幾十毫伏（mV）的下沖/過沖。

b）輸入電壓的快速變化（通常是由 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的輸出電壓紋波引起的）無法通過控制回路完全過濾，于是輸入電壓的變化會一定程度地反映在輸出電壓中，該參數(shù)稱為電源抑制比（PSRR），且通常是頻變參數(shù)。一些制造商標示的 PSRR 為負數(shù)，有些則為正數(shù)。一般而言，PSRR 絕對值越高，從輸入到輸出的傳輸干擾信號就越少。通常情況下，受到干擾的輸入電壓會以 mV 或更低的單位級別傳輸至輸出端。相似地，輸入電壓的快速變化（即“線路瞬態(tài)響應(yīng)”）可發(fā)生于 LDO 輸出端。

c）半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)自身會產(chǎn)生固有的噪聲，主要是由自由原子與基礎(chǔ)材料晶體結(jié)構(gòu)碰撞而引起。由于固有噪聲是一種半導(dǎo)體中與電流傳導(dǎo)原理相關(guān)的物理現(xiàn)象，因此可以通過一些技術(shù)來抑制，但是不可能將其徹底去除。現(xiàn)代 LDO 的輸出噪聲可以達到數(shù)以百計的微伏（uV）甚至更小，但是頂級 LDO 產(chǎn)生的噪聲就會達到微伏（uV）單位。

d）其他影響還包括輸入電壓的一個緩慢變化及其對線路調(diào)整率的影響、負載電流的一個緩慢變化及其對負載調(diào)整率、導(dǎo)熱系數(shù)和長期穩(wěn)定性的影響。

在現(xiàn)實世界中，必須綜合考量所有這些影響及其作用，以實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定和精確。因此，有必要仔細考量上述的情況可能關(guān)乎一個特定應(yīng)用。例如對于需要最佳圖像質(zhì)量的攝像機應(yīng)用，LDO 對負載電流變化的動態(tài)響應(yīng)就是最為重要的。當噪聲值低于100 uVrms 且 PSRR 值為常規(guī)水平（高于50 dB）時，對圖像質(zhì)量的影響就微不足道。

什么是LDO噪聲呢？ ? 一般來說，噪聲分為兩類，內(nèi)部噪聲和外部噪聲。 ? 其中，內(nèi)部噪聲是不可避免的，每個電子設(shè)備都會產(chǎn)生內(nèi)部噪聲。LDO由理想的源供電，這意味著它不受外界影響，因此在輸入端沒有外部噪聲（雖然LDO在輸出端確實有內(nèi)部噪聲）。 ? 而外部噪聲是由外界影響（輸入處的紋波——實際源）產(chǎn)生的各種噪聲，輸入波紋與電源抑制比（PSRR）有關(guān)。 ? 另外，還有如熱和閃爍等噪聲的不同類別。具體來說，熱噪聲是由粒子的隨機熱運動引起的，這種運動稱為擴散，熱噪聲的存在沒有外部電壓連接。與之不同的是，閃爍噪聲是由粒子電流的隨機變化引起的，這種運動稱為漂移。漂移是由外部電壓引起的，這意味著沒有外部電壓就不可能存在閃爍噪聲。 ? 除此之外，噪聲也可按頻譜劃分。我們可以用顏色來識別特定的噪聲頻譜，例如白色、粉紅色、棕色、灰色等。通過顏色識別的第一種噪聲是白噪聲，它在整個頻譜范圍內(nèi)是平滑的。 ? 那么，我們?nèi)绾螠y量噪聲呢？如前所述，內(nèi)部噪聲是由輸入端有理想源的LDO產(chǎn)生的噪聲。在實際測量中，這個理想的源可能是電池，它比LDO穩(wěn)壓器具有更低的內(nèi)部噪聲。這種噪聲與頻率有關(guān)，它由一個參數(shù)表示，如頻譜噪聲密度曲線或積分噪聲值（在通常為10 Hz至100 kHz的特定頻率范圍內(nèi)，輸出噪聲電壓以微伏- uVRMS表示）。 ?

什么是頻譜噪聲密度？如果您及時測量噪聲，您只能看到噪聲的絕對振幅值，但不能看到所有噪聲屬性的頻率。正如上面的圖片所示，噪聲在x10的范圍內(nèi)。頻譜噪聲密度曲線是所產(chǎn)生的噪聲之和，每一噪聲都是在窄幅的頻率范圍內(nèi)測量的，您可在下面的圖片中看到頻譜噪聲密度。

LDO輸出端的噪聲也與負載有關(guān)。負載消耗電流Iout，該電流值等于電阻 RLOAD。與負載相關(guān)的是多個RLOAD和輸出電容COUT。較高的RLOAD值或較高的 COUT值意味著與負載相關(guān)的曲線部分向較低頻率移動。在上面的圖片中，您可以看到與IOUT有關(guān)；在下面的圖片中，您可看到與COUT有關(guān)。

審核編輯：黃飛

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