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噪聲敏感型應用要求一種內部噪聲低且能夠抑制電源噪聲的電源。這些應用包括測試與測量應用、醫療設備、通信設備、基站等等。低噪聲電源用于驅動信號鏈，包括數據轉換器、放大器、時鐘、抖動消除器、PLL、模擬前端以及眾多其它器件。對于保持信號精確度和完整性而言，低噪聲電源解決方案是一種基本要求。本文為您介紹在電源解決方案等設計過程中需要考慮的一些標準和參數，包括選擇線性穩壓器所需的一些重要規范。 術語“電源紋波抑制”（PSRR）和“線性穩壓器”通常一起使用。線性穩壓器的高紋波抑制性讓其成為電源解決方案不可獲缺的重要組成部分。PSRR是一種計量標準，它表明穩壓器對某個電路進行濾波的好壞程度。穩壓器對各種頻率下來自電源輸入端的噪聲或者紋波進行抑制。在低壓降穩壓器（LDO）和線性穩壓器中，PSRR是衡量某個頻率范圍輸出紋波對比輸入紋波的一種計量標準。 由于PSRR以紋波抑制度計算，因此它是一個負數。但是，在數據表中它表示為一個正數，數值越大表示噪聲抑制度越高。它的數學表示方法如下： 
線性穩壓器的PSRR可被劃分為三個頻率范圍區域。第一個區域從DC到轉降頻率。該區域內的紋波抑制度基本由開環路增益和帶隙基準主導。第二個區域從轉降頻率延伸到單位增益頻率。該區域內的PSRR常常高于第一個區域，并且主要由穩壓器的開環路增益主導。第三個區域的頻率范圍高于單位增益頻率。輸出電容器以及線性穩壓器的寄生現象（在VIN到VOUT通路中）主導該區域。因此，選定輸出電容器及其等效串聯電阻的值非常重要。在任何數據表中都說明了這一點。 除VIN，VOUT和系統負載要求外，一名工程師還需要知道系統或者電源中紋波和噪聲的頻率范圍，以遍在該頻率范圍內選擇一些具有良好PSRR的線性穩壓器。例如，在2MHz頻率下進行開關操作的某個開關，可能要求一個在約2MHz下具有較高PSRR的線性穩壓器。圖1表明，2MHz下線性穩壓器的PSRR約為55dB，其可幫助消除輸入噪聲。另外，在對穩壓器數據表中PSRR圖進行評估時，需時鐘注意測得該PSRR的壓差。高壓差可帶來更好的PSRR，但卻降低了器件的效率。
圖2顯示了送至一個線性穩壓器的開關式穩壓器的頻譜噪聲。我們可以看到，該開關工作在500kHz 下。圖3顯示了TI TPS7A4700 線性穩壓器的輸出能譜。500kHz 下開關引起的尖峰被削弱。如果電源解決方案并非為高PSRR 線性穩壓器噪聲抑制而設計，則尖峰可能出現在RF 壓控振蕩器的扇出，其在混頻后會影響PA 性能。這種尖峰還可能會向后折疊進入音頻帶，并在音頻應用中形成噪聲。
通常，噪聲和PSRR 參數都會在線性穩壓器的數據表中集中說明，這很容易引起困惑，因為噪聲和PSRR 是兩種非常不同的特性。噪聲完全是一種物理現象，其在一種非常基本的層面伴隨線性穩壓器內部晶體管和電阻器出現。這種噪聲可能包括熱、閃爍和散粒噪聲。噪聲通常以一條曲線表示，它表明頻譜噪聲密度（）與頻率的對比關系（圖4）。噪聲還可以表示為綜合輸出噪聲（μVRMS），其在數據表的電氣特性表格下面列出（圖5）。輸出噪聲（μVRMS ）某個頻率范圍的頻譜噪聲密度，可被看作是規定頻率范圍的總噪聲。
很明顯，接下來的問題是，工程師應用研究頻譜噪聲密度還是綜合輸出噪聲，又或者兩者一起研究呢。問題的答案完全取決于工程師的應用。例如，在RF 應用中，(-)信號對頻率沒有任何依賴度，因此研究線性穩壓器的頻譜噪聲密度更加合理。但是，在一些噪聲將會被系統整合的應用中，例如：DAC 和ADC 驅動，工程師就應該研究線性穩壓器的綜合輸出噪聲。 結論 本文討論了選擇線性穩壓器時設計工程師需要考慮的一些重要規范。另外，文章還介紹了低噪聲應用電源解決方案設計需要考慮的標準和參數。有了這些指導，工程師應能夠保持其應用的信號精確度和完整性。 |
