在一篇LDO基礎知識博文中，我討論了使用低壓差穩壓器(LDO)過濾因開關模式電源導致的紋波電壓。然而，這不是獲得淨化直流電源唯一要考慮的事情。因為LDO是電子設備，它們自身也會生成一定數量的雜訊。選擇使用低雜訊LDO和採取步驟減少內部雜訊，都可以在不損害系統性能的同時形成淨化電源軌的不可分割的措施。
識別雜訊
識別雜訊
理想的LDO具備沒有交流元件的電壓軌。但缺點在於LDO會和其他電子設備一樣生成本體雜訊。圖 1 顯示了這種雜訊在時間域中的表現。
圖 1：有雜訊電源的輸出雜訊快照
在時間域中進行分析是困難的。因此，有兩個主要方法來檢驗雜訊：跨越整個頻譜，和作為綜合值。
您可以使用頻譜分析工具來識別LDO輸出線路中的各種交流元件。（應用報告，“如何測量LDO雜訊,”介紹了豐富的雜訊測量知識。) 圖 2 繪製了1A低雜訊LDO TPS7A91的輸出雜訊。
圖 2：TPS7A91雜訊頻譜密度 vs. 頻率和VOUT
如您從各種曲線看到的那樣，輸出雜訊（以每平方根赫茲[μV/ Hz]來表示）集中在頻譜低端。該雜訊大部分出自內部參考電壓，以及誤差放大器FET和電阻分壓器。
分析跨越整個頻譜的輸出雜訊，能幫助我們確定感興趣雜訊範圍的雜訊曲線。例如，音響應用設計師很關注人耳可聞頻率（20Hz到20kHz），而電源雜訊可能使聲音品質下降。
在進行蘋果設備之間的比較時，資料表通常提供的是單一、綜合雜訊值。輸出雜訊一般是綜合10Hz到100kHz的雜訊，用微伏均方根(μVRMS)表示。（各廠商還將綜合來自100Hz到100kHz的雜訊，或者綜合來自自訂頻率範圍的雜訊。基於所選頻率範圍進行綜合，有助遮罩不討人喜歡的噪音屬性，因此，檢查除綜合值外的雜訊曲線很重要。）圖 2 顯示了對應各曲線的綜合雜訊值。德州儀器供應的LDO系列綜合雜訊值低至3.8μVRMS。
降噪
除選擇低雜訊品質的LDO外，您還可以採用幾種技術來確保您的LDO具有最低雜訊特性。這些技術包括使用降噪和前饋電容器。我將在下一篇博文中探討使用前饋電容器。
降噪電容器
TI的許多低雜訊LDO系列都具有專門用作“NR/SS”的專用引腳，如圖 3 所示。
圖 3：具有NR/SS引腳的NMOS LDO
該引腳的功能有兩個：它用於過濾來自內部參考電壓的雜訊，及降低啟動過程中的壓擺率或啟用LDO。
為該引腳添加一個電容器(CNR/SS)，就可以形成具有內部電阻的RC濾波器，有助於把由參考電壓生成的無用雜訊分流。由於參考電壓是雜訊的主要來源，增加電容可推送左側低通濾波器的截止頻率。圖 4 顯示了該電容器對輸出雜訊的作用結果。
圖 4：TPS7A91雜訊頻譜密度 vs. 頻率和CNR/SS
如圖 4 所示，更高的CNR/SS值會產生更理想的雜訊值。當達到某個點後，再增加電容值也不再能夠降低雜訊。其餘雜訊來自誤差放大器和FET等。
增加電容器還在啟動期間形成了電阻電容延遲，這將使輸出電壓以較低速率上升。當輸出或負荷中出現了大容量電容，有益的做法是降低啟動電流。
等式 1 中啟動電流等於：
為降低啟動電流，您必須減小輸出電容或降低壓擺率。幸好，CNR/SS 有助實現後者，如圖 5 TPS7A85所示。
圖 5：TPS7A85的啟動 vs. CNR/SS
如您所見，增加CNR/SS值會延長啟動時間，可防止出現尖峰啟動電流和潛在可能觸發電流值達到極限的情況。
概要
低雜訊LDO對於確保淨化直流電源至關重要。選擇具有低雜訊屬性的LDO和合理利用都不容忽視，這樣才能保障儘量淨化的輸出。使用NR/SS電容器有兩個優點：它可幫助您控制壓擺率和過濾參考雜訊。欲更多瞭解有關LDO的見解，請參閱LDO基礎系列中的其他博文。
其他資源：
• 閱讀LDO基礎知識：雜訊 - 第2部分
• 下載普遍應用於工業、個人電子設備、通信設備和汽車等應用的LDO和線性穩壓器的快速參考指南。
• 觀看視頻，“淨化您的電源：使用低雜訊LDO”，探秘TI超低雜訊LDO解決方案如何能夠輕鬆高效地為最靈敏的負荷供電。
