低壓差線性電壓調節(jié)器LDO的紋波抑制比
[導讀]低壓差線性電壓調節(jié)器LDO以及其他線性電壓調節(jié)器的電源芯片，內部的反饋環(huán)采用電壓誤差放大器調節(jié)系統(tǒng)外部輸入電壓和輸出電流的變化，從而保證輸出電壓的穩(wěn)定。電壓誤差放大器都有一定的工作頻段和直流增益的限制，如果頻率升高，電壓誤差放大器的工作特性就會惡化，從而影響系統(tǒng)輸出的噪聲和紋波。...
低壓差線性電壓調節(jié)器LDO以及其他線性電壓調節(jié)器的電源芯片，內部的反饋環(huán)采用電壓誤差放大器調節(jié)系統(tǒng)外部輸入電壓和輸出電流的變化，從而保證輸出電壓的穩(wěn)定。電壓誤差放大器都有一定的工作頻段和直流增益的限制，如果頻率升高，電壓誤差放大器的工作特性就會惡化，從而影響系統(tǒng)輸出的噪聲和紋波。?在一些LDO電源芯片的數(shù)據(jù)表中，有二個參數(shù)表征其特性：（1）輸出噪聲：在一定的頻率范圍內，輸出電壓的噪聲典型值以及最大值。電源的輸出電壓越高，輸出電壓的噪聲也越大。（2）電源的紋波抑制比Ripple Rejection，如果輸入端的紋波為Vri，Vri在輸出端產(chǎn)生的紋波為Vro，那么，紋波抑制比為：
通用LDO通常主要考慮120Hz的輸出電壓的紋波抑制比，然而，對于一些高性能的模擬電路，如高精度測量的低噪聲儀用前置放大器、射頻芯片等，通常要求其供電電源在更寬的頻率范圍內，如10Hz-1MHz，具有低的輸出電壓噪聲和高的紋波抑制比。?低噪聲的LDO數(shù)據(jù)表中，會標示出更寬頻率范圍內的紋波抑制比特性曲線，如圖1所示。可以看到，其頻段范圍為：10Hz-1MHz，在低頻的頻段范圍，紋波抑制比約為63dB。在100 kHz 時，紋波抑制比仍然有37dB左右。例如：如果輸入紋波為50mVrms，那么，100 kHz時的輸出紋波為：圖1：LT1963紋波抑制比通用的LDO芯片，很難在高頻時達到這樣高的紋波抑制比性能，特別是一些高頻非隔離DCDC芯片。但是，如果電源的輸入電壓比較高，輸出電流比較大，采用LDO時，系統(tǒng)的功耗非常大，效率會非常低，極端情況下，因為功耗的限制，無法采用LDO方案。有些模擬電路系統(tǒng)，既要供電電源具有高的紋波抑制比，同時也具有較高的效率，那么，根據(jù)系統(tǒng)對紋波的要求，可以采用以下三個不同的方案。圖2：高紋波抑制高效設計方案（1）BUCK DCDC LC濾波器：成本低，性能一般。（2）BUCK DCDC 通用的LDO：性能居中，性能居中。（3）BUCK DCDC 低噪聲的LDO：性能最優(yōu)，成本最高。設計的時候，BUCK DCDC的輸出電壓要盡可能的低；同時，要大于LDO的最低工作電壓，這樣才能保證系統(tǒng)的效率最高，同時LDO能正常工作。?附錄：圖3：LT1963輸出噪音Spectral Density圖4：LT1963輸出噪音與負載電流關系?圖5：LT1963輸出電壓噪音，10Hz到100kHz的帶寬全負載范圍LM7805的數(shù)據(jù)表?圖6：LM7805的紋波抑制比?注意測量的條件：Vrms=3.5V，這樣的測試條件，對于實際的應用，沒有參考意義。參考資料【1】LT1963數(shù)據(jù)表
【2】LM7805數(shù)據(jù)表
通用LDO通常主要考慮120Hz的輸出電壓的紋波抑制比，然而，對于一些高性能的模擬電路，如高精度測量的低噪聲儀用前置放大器、射頻芯片等，通常要求其供電電源在更寬的頻率范圍內，如10Hz-1MHz，具有低的輸出電壓噪聲和高的紋波抑制比。?低噪聲的LDO數(shù)據(jù)表中，會標示出更寬頻率范圍內的紋波抑制比特性曲線，如圖1所示。可以看到，其頻段范圍為：10Hz-1MHz，在低頻的頻段范圍，紋波抑制比約為63dB。在100 kHz 時，紋波抑制比仍然有37dB左右。例如：如果輸入紋波為50mVrms，那么，100 kHz時的輸出紋波為：圖1：LT1963紋波抑制比通用的LDO芯片，很難在高頻時達到這樣高的紋波抑制比性能，特別是一些高頻非隔離DCDC芯片。但是，如果電源的輸入電壓比較高，輸出電流比較大，采用LDO時，系統(tǒng)的功耗非常大，效率會非常低，極端情況下，因為功耗的限制，無法采用LDO方案。有些模擬電路系統(tǒng)，既要供電電源具有高的紋波抑制比，同時也具有較高的效率，那么，根據(jù)系統(tǒng)對紋波的要求，可以采用以下三個不同的方案。圖2：高紋波抑制高效設計方案（1）BUCK DCDC LC濾波器：成本低，性能一般。（2）BUCK DCDC 通用的LDO：性能居中，性能居中。（3）BUCK DCDC 低噪聲的LDO：性能最優(yōu)，成本最高。設計的時候，BUCK DCDC的輸出電壓要盡可能的低；同時，要大于LDO的最低工作電壓，這樣才能保證系統(tǒng)的效率最高，同時LDO能正常工作。?附錄：圖3：LT1963輸出噪音Spectral Density圖4：LT1963輸出噪音與負載電流關系?圖5：LT1963輸出電壓噪音，10Hz到100kHz的帶寬全負載范圍LM7805的數(shù)據(jù)表?圖6：LM7805的紋波抑制比?注意測量的條件：Vrms=3.5V，這樣的測試條件，對于實際的應用，沒有參考意義。參考資料【1】LT1963數(shù)據(jù)表
【2】LM7805數(shù)據(jù)表
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