您的 IC 需要穩(wěn)定的直流電源才能正常運(yùn)行，低噪聲是任何直流穩(wěn)壓器的標(biāo)準(zhǔn)要求。在某些情況下，只要可以過(guò)濾噪聲，您可能會(huì)擔(dān)心額外的幾 dB 負(fù)載調(diào)節(jié)，但需要超精確時(shí)序和輸入電壓范圍非常窄的組件的應(yīng)用需要非常穩(wěn)定的直流電壓和低噪聲含量。那么您如何確定低噪聲的確切限制，以及哪些類型的穩(wěn)壓器最適合這些應(yīng)用？

如果您從未查看過(guò)電壓調(diào)節(jié)器規(guī)格，您可能不得不依靠市場(chǎng)營(yíng)銷來(lái)為您的下一個(gè)系統(tǒng)找到低噪聲電壓調(diào)節(jié)器。然而，穩(wěn)壓器本身并不是全部，還需要其他組件和布局策略來(lái)確保穩(wěn)壓器提供穩(wěn)定的低噪聲 DC 輸出。以下是您需要了解的有關(guān)不同類型的低噪聲穩(wěn)壓器以及如何選擇最適合您需求的組件的信息。

低噪聲穩(wěn)壓器基礎(chǔ)知識(shí)

從技術(shù)上講，可以從任何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建低噪聲穩(wěn)壓器；如何使噪聲足夠低以供實(shí)際使用是元件或電路設(shè)計(jì)人員要處理的另一件事。您選擇的穩(wěn)壓器組件將具有許多重要的規(guī)格，但以下三個(gè)基本上會(huì)告訴您有關(guān)穩(wěn)壓器處理噪聲（內(nèi)部產(chǎn)生的和外部的）所需的一切。

電源抑制比 （PSRR）。簡(jiǎn)而言之，該規(guī)范告訴您有多少來(lái)自上游電源的傳導(dǎo)噪聲（以 dB 為單位）被穩(wěn)壓器拒絕。LDO 中的誤差放大器可確保高 PSRR（類似于開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器），但如果需要高降壓，則它們效率低下。

輸出調(diào)節(jié)。這可以相對(duì)于標(biāo)稱值或百分比以 dB 為單位進(jìn)行測(cè)量。真正的低噪聲穩(wěn)壓器應(yīng)該具有非常低的輸出調(diào)節(jié)值；最好的組件將具有低于 1% 的調(diào)節(jié)等級(jí)。該規(guī)范也可以根據(jù) RMS 輸出定義為標(biāo)稱電壓輸出的一部分。

噪聲功率密度。這顯示了您希望在任意頻率范圍內(nèi)看到的噪聲量。相關(guān)范圍可以從直流到非常高的頻率（100 kHz 到 1 MHz），或者到開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的開(kāi)關(guān)頻率。

上面列出的所有三個(gè)量都與頻率有關(guān)。請(qǐng)注意，噪聲功率密度包含所有內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲源，包括任何內(nèi)部開(kāi)關(guān)噪聲。在選擇低噪聲穩(wěn)壓器時(shí)，需要同時(shí)考慮這三個(gè)規(guī)格。例如，如果輸入具有 0 dB PSRR，那么低輸出調(diào)節(jié)和噪聲功率密度就毫無(wú)意義。同樣，如果輸出調(diào)節(jié)值非常高，PSRR 也無(wú)關(guān)緊要。

從分立元件構(gòu)建穩(wěn)壓器

穩(wěn)壓器輸出上或穩(wěn)壓器 IC 本身內(nèi)的其他支持電路有助于進(jìn)一步降低穩(wěn)壓器輸出上的噪聲。例如，如果您要使用分立元件構(gòu)建自己的線性穩(wěn)壓器，則使用電容倍增器是降低噪聲的一種簡(jiǎn)單但有效的方法；這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常用于音頻或低頻 RF 穩(wěn)壓器，無(wú)需特殊組件。另一個(gè)例子是有源調(diào)節(jié)器，它提供理論上完美的降噪。

如果您想進(jìn)一步降低噪聲，您需要對(duì)輸入/輸出進(jìn)行額外的過(guò)濾，或者您需要使用高度工程化的集成解決方案。您還應(yīng)該考慮輸出過(guò)濾和開(kāi)關(guān)頻率如何影響穩(wěn)壓器中的噪聲含量。

開(kāi)關(guān)頻率和過(guò)濾的作用

如果您正在尋找開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器，則會(huì)在穩(wěn)壓器的輸出上增加一些額外的噪聲。本質(zhì)上，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器將來(lái)自交流電源的低頻紋波轉(zhuǎn)換為高頻噪聲，該噪聲分布在 PWM 信號(hào)的帶寬上。這應(yīng)該說(shuō)明了為什么許多低噪聲穩(wěn)壓器組件是 LDO；它們沒(méi)有任何開(kāi)關(guān)噪音。了解有關(guān)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)以及如何為轉(zhuǎn)換器選擇最佳頻率的更多信息。

與 CISPR 限制相比，以兩種模式驅(qū)動(dòng)的降壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的示例噪聲頻譜。

最后，如果您需要穩(wěn)壓器的噪聲含量非常低，可以使用高階低通濾波器來(lái)去除設(shè)備中的一些噪聲含量。這些濾波器可以由無(wú)源器件設(shè)計(jì)，但在使用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器在高電流下工作時(shí)要小心布局；開(kāi)關(guān)動(dòng)作會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高磁場(chǎng)，可以在濾波器輸出上感應(yīng)出電流，然后向下游傳播到其他組件。

兩個(gè)示例低噪聲穩(wěn)壓器

意法半導(dǎo)體，LD56100

對(duì)于低壓、中等電流應(yīng)用，STMicroelectronics的LD56100 系列是一種低噪聲 LDO，可提供高達(dá) 5.5 V 的輸出和 1 A 電流。它提供 120 mV 的極低壓差，并使用集成陶瓷電容器穩(wěn)定輸出。PSRR 的額定值為 70 dB（1 kHz 頻率），在 3 V 輸出時(shí)具有 0.13 mV RMS 噪聲。

LD56100 低噪聲 LDO 穩(wěn)壓器的框圖。

ADI公司的LTC7151S

低成本、低噪聲穩(wěn)壓器的一個(gè)例子是ADI 公司的LTC7151S。這款 SMD 低噪聲穩(wěn)壓器通過(guò)集成 PWM 驅(qū)動(dòng)器提供 400 kHz 至 3 MHz 的用戶控制可調(diào)開(kāi)關(guān)頻率，使其成為需要低損耗大功率開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)的絕佳選擇。輸入范圍高達(dá) 20 V，輸出范圍高達(dá) 5.5 V，向負(fù)載提供 15 A。提供兩種電源調(diào)節(jié)模式，在整個(gè)輸出電流范圍內(nèi)都將輸出負(fù)載調(diào)節(jié)保持在 0.25% 以下。

LTC7151S 低噪聲穩(wěn)壓器應(yīng)用電路。

電力系統(tǒng)的其他組件

低噪聲穩(wěn)壓器本身不會(huì)降低噪聲，您的穩(wěn)壓器部分將需要其他組件來(lái)提供所需的功率輸出和本底噪聲。對(duì)于高功率系統(tǒng)中非常精確的調(diào)節(jié)，同時(shí)保持穩(wěn)定性和確保低噪聲是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)，需要一系列其他電源管理組件。以下是您的產(chǎn)品可能需要的其他一些組件：

表面貼裝電感

高壓電容器

用于高功率系統(tǒng)的電流檢測(cè)放大器

用于過(guò)壓保護(hù)的 TVS 二極管

用于輸入傳導(dǎo) EMI 抑制的共模扼流圈