如何测量线性稳压器的输出电压噪声频谱与改善方法

线性稳压器提供简单的无开关DC / DC转换器解决方案，具有低元件数，小尺寸解决方案和低输出电压噪声。这些属性使它们非常适合具有电源噪声限制，电路板空间有限且不喜欢磁性的应用。应用很多，包括高压和低压系统，需要毫安的负载和需要安培的负载，以及介于两者之间的所有内容。

客户在选择组件时具有特定的感兴趣频段，具体取决于应用或系统。低频0.1Hz至10Hz频带通常对使用线性稳压器的人来说不太感兴趣。相反，该频带是仪器产品中电压参考的用户感兴趣的。下一个频段是10Hz到10kHz。对此频段感兴趣的客户通常需要与音频设备和音频频率相关的需求。下一个频段是10Hz到100kHz范围。 100kHz的上限在某种程度上是任意的，并且基于历史开关调节器频率。此外，许多应用的系统带宽都在此范围内。最后，有些客户对高达1MHz及以上的噪声感兴趣;然而，这只是客户的一小部分。在这些频率下，噪声测量将略高于100kHz数，因为在这些较高频率下，LDO工作在其单位增益带宽点之外，因此LDO不会增加噪声，而是衰减高频率噪声。

为了更好地满足客户在整个感兴趣频段设计和理解噪声性能的需求，凌力尔特公司规定了10Hz至100kHz频率范围内的线性稳压器输出电压噪声频谱密度。由于噪声集成在该频段上，因此该值可准确表示工程师可从设备获得的噪声性能。然而，一些竞争对手在降低的频率范围内指定输出电压噪声密度，以使其电压噪声频谱密度看起来比实际更好。

即使在更宽的频率范围内进行测试，凌力尔特公司也是如此提供的噪音值通常低于或低于我们的竞争对手。我们的下限频率限制为10Hz;一些竞争者指定100Hz至500Hz的下限。其中一个原因是许多竞争对手的LDO建立在精细几何CMOS或BiCMOS工艺的基础上，其中工艺的1 / f角偏高;指定它们从10Hz到100kHz的噪声将要求它们给出更高的数字。许多凌力尔特公司的线性稳压器采用双极性工艺，通常具有较低的1 / f噪声性能。

线性稳压器输出电压噪声改善

与切换器不同，线性稳压器没有开关噪声。除了工艺，线性稳压器输出电压噪声来自两个主要来源：参考电压和误差放大器。

下图显示了LT1963A 1.5A LDO线性的中频（10Hz至100kHz）噪声调节器。请注意，峰峰值噪声约为2.6格或260μV。假设高斯白噪声，RMS噪声约为峰峰值噪声的1/6，在这种情况下为43μV，该值非常接近40μVRMS噪声数据表值。

降低输出电压噪声的一种方法是使用线性稳压器，允许外部旁路内部参考电压。凌力尔特公司拥有多个具有此功能的线性稳压器。下图显示了增加参考旁路电容的大小如何有效降低LT3062的输出电压噪声。

为了降低误差放大器产生的噪声，可以降低误差放大器控制环路的增益。这是通过改变反馈电阻来实现的，因此R2：R1的比率会降低。在以下LT3062数据表中可以看到这方面的一个例子。请注意，输出噪声随着V OUT 的减小而降低。

不幸的是，设计人员不能总是改变输出电压值以降低噪声。另一种降噪技术包括在上反馈电阻上增加一个前馈电容。这降低了环路的AC增益，从而衰减了高频噪声。对于高于1MHz的频率，控制环路增益低于1，因此噪声将衰减而不是增益。

要考虑的最后一个低噪声线性稳压器系列是电流源参考线性稳压器如1.2V至36V输入，1.5A输出LT3081。该系列使用电流源和外部电阻来产生参考电压而不是电压参考，从而在频率上产生恒定的输出电压噪声频谱密度。

是否选择电压参考LDO或电流源LDO，凌力尔特公司拥有一系列低输出电压噪声线性稳压器，适用于低噪声应用。这些器件的额定频率范围为10Hz至100kHz，输出电压噪声频谱密度值低至20μV/√ Hz 。