影响LDO电压稳定的因素 LDO噪声与PSRR之间的差异

低压差线性稳压器（LDO）是一种广泛应用于电子设备中的电源管理电路。它的主要功能是将输入电压降低到所需的输出电压，并保持输出电压的稳定。然而，在实际应用中，LDO可能会受到多种因素的影响，导致输出电压不稳定。

影响LDO电压稳定的因素

1.由于控制回路的反应速度有限，当负载电流快速变化时，内部的调节回路无法及时对电流的变化做出迅速的反应（传输延迟），有时就会导致大概几十mV的过冲。如果想内部的反应更迅速，那就只能选择静态功耗较大的LDO。

2.当输入电压快速变化时，常见的就是输入端电压的纹波太大，LDO无法将其完全的过滤，于是输入电压中较大的纹波，就会无可避免的体现在输出的纹波。LDO 的PSRR就是这个含义。LDO的PSRR越大，就说明LDO对纹波抑制的效果越好，从输入传输到输出的干扰信号越少，PSRR是随频率变化的参数，当频率越高时PSRR越小，抑制效果越差。

3.半导体结构自身会产生固有的噪声，主要是由自由原子与基础材料晶体结构碰撞而引起。由于固有噪声是一种半导体中与电流传导原理相关的物理现象，因此可以通过一些技术来抑制，但是不可能将其彻底去除。现代 LDO 的输出噪声可以达到数以百计的微伏（uV）甚至更小

LDO内部噪声的主要类型

噪声是晶体管和电阻器内产生的纯物理现象。晶体管会产生散粒噪声和闪烁噪声。MOSFET 的电阻元件（如电阻器）也会产生热噪声。热噪声和散粒噪声本质上是随机的，其功率在频谱上是平坦的。在放大器带宽范围内，功率都是平坦的。MOSFET 栅极上的电荷被捕获时，会产生闪烁噪声。散粒噪声符合泊松分布，而 1/f 噪声（闪烁噪声）的功率与频率成反比，即频率越低，噪声越高。1/f 噪声是系统的主要噪声来源，仅次于热噪声。（请参阅图 2-1）

图 LDO 噪声（类型）

LDO噪声与PSRR之间的差异

首先，从定义上看，PSRR主要关注LDO对输入电源变化的抑制能力，而LDO噪声主要关注LDO内部产生的噪声信号对输出电压稳定性的影响。换句话说，PSRR关注的是LDO对外部干扰的抑制能力，而LDO噪声关注的是LDO内部产生的干扰信号。

其次，从影响因素上看，PSRR受到输入电源的变化、LDO的拓扑结构、器件参数等多种因素的影响。而LDO噪声主要受到热噪声、闪烁噪声和散粒噪声等内部噪声因素的影响。这些内部噪声信号是由半导体材料中的载流子随机运动、能带中载流子跳跃和载流子数量波动等因素引起的。

再次，从优化方法上看，提高PSRR的方法主要包括优化电路设计、选择合适的器件和采用滤波技术等。优化电路设计可以通过减小电路元件的尺寸、增加电路的对称性和采用合适的布局等方式来提高PSRR。选择合适的器件可以选用低噪声系数的放大器和调整管等器件来提高PSRR。采用滤波技术可以通过在输入端或输出端添加滤波器来减小输入电源变化对输出电压的影响，从而提高PSRR。而降低LDO噪声的方法主要包括优化电路设计、选择合适的器件和采用滤波技术等。这些方法与提高PSRR的方法类似，但更注重于减小内部噪声信号的影响。

PSRR主要关注LDO对输入电源变化的抑制能力，而LDO噪声主要关注LDO内部产生的噪声信号对输出电压稳定性的影响。虽然它们都是衡量LDO性能的重要指标，但它们关注的问题和影响因素有所不同。在实际应用中，我们需要根据具体的应用场景和需求来权衡这两个指标的重要性，并采取相应的优化方法来提高LDO的性能。

图 LDO的PSRR和噪声

LDO噪声的影响

由于LDO内部存在各种噪声信号，这些噪声信号可能会通过放大器和调整管传递到输出端，导致输出电压不稳定。此外，LDO噪声还可能影响到其他电路的性能。例如，当LDO用于为模拟电路供电时，LDO噪声可能会导致模拟电路的性能下降。因此，降低LDO噪声对于提高整个系统的性能具有重要意义。

降低LDO噪声的方法

降低噪声的一种方法是降低 LDO 带宽，这可以通过降低 LDO 内部误差放大器的带宽来实现。但是，如果我们降低误差放大器的带宽，则会降低 LDO 瞬态响应速度。

另一种方法是使用低通滤波器 (LPF)。我们知道，LDO 噪声的最主要来源是内部的带隙基准源。因此，我们可在带隙输出和误差放大器输入之间插入一个 LPF，从而在误差放大器将带隙噪声放大之前将其降低。通常，该 LPF由一个内部大电阻器和一个外部电容器组成。此滤波器的截止频率设置得越低越好，从而滤除几乎所有的带隙噪声。