降低LDO噪声：拓扑分析与优化策略

"这篇文章深入探讨了低压降电压稳压器（LDO）的基本噪声来源以及如何降低这些噪声，以优化其在高噪声敏感应用中的性能。作者是德州仪器的高级系统工程师Masashi Nogawa。文章指出，电源的噪声输出是衡量其质量的关键指标，而LDO因其低噪声特性常被用于噪声敏感的应用。文章分析了LDO的基本结构和控制环路，特别关注负反馈机制，以及如何通过设计和优化各个组件来减少噪声。" 在LDO的设计中，主要噪声来源包括内部参考电压的噪声（VN(REF)）、误差放大器的噪声、输出晶体管的噪声以及外部组件如反馈电阻的噪声。图1展示了LDO的基本结构，包括误差放大器、反馈电阻和输出晶体管。误差放大器的负输入端与参考电压VREF比较，输出电压VOUT通过反馈电阻R1和R2的分压来调整。理想情况下，VOUT应该始终高于VREF，以维持稳压状态。 为了分析噪声，文章使用了图2中的参考电压缓冲电路作为起点，其中VFB与VREF的差值是误差信号。当VOUT大于VREF时，误差放大器会驱动输出晶体管进行调节。然而，由于实际电路中参考电压并非理想，存在VN(REF)，这会导致噪声引入。方程式1和2展示了如何考虑这些噪声源对输出电压的影响。 为了降低LDO的噪声，工程师可以采取以下策略： 1. 优化参考电压源：选择具有低噪声特性的参考电压源，或者使用噪声滤波技术来减小VN(REF)。 2. 改进误差放大器设计：选择噪声低、带宽适中的误差放大器，以减少其自身的噪声贡献。 3. 选择低噪声晶体管：使用低噪声场效应管作为输出晶体管，减少晶体管噪声。 4. 精心设计反馈网络：合理选择反馈电阻的阻值和类型，以减少电阻噪声，同时确保环路稳定性。 5. 使用噪声滤波：在输入和输出端添加合适的滤波电容，可以有效滤除高频噪声。 LDO的噪声管理涉及多个层面，包括组件选择、电路设计和滤波策略。通过细致的分析和优化，可以在保持高效能的同时，显著降低LDO的输出噪声，满足高精度和高稳定性的电源需求。