01 基本概念
LDO作為非理想元件,自身也會產生噪聲,其噪聲來源包括其內部基準電壓、反饋放大器、內部晶體管與外部分壓電阻。
下圖是典型的噪聲圖,輸出電壓越高,其噪聲水平越高,且噪聲有不同的頻率。
如何降低噪聲?對于內部運放和內部晶體管,其噪聲水平由其設計決定,我們無法改變,但我們可以對其外部分壓電阻和內部基準電壓(部分LDO)做出一些補償。
02 基準電容CNR
部分LDO具有一個基準電壓濾波引腳,例如TI的TPS71701的NR引腳,其引腳描述如下:降噪電容過濾內部帶隙產生的噪聲,從而降低輸出噪聲。
下圖是CNR電容值與輸出噪聲的關系,可以看出CNR越大輸出噪聲越小,容值為0.1uF后也不能完全消除噪聲,所以也不能無限大。同時CNR過大會導致LDO的快速啟動能力受限,所以其值需要根據需求在0.01uF~0.1uF之間選取。
CNR同時還能提高LDO的PSRR,如下圖:
03 前饋電容CFF
那么如何通過對反饋電阻的處理降低輸出噪聲呢?以TPS7A91為例。
將CFF并聯在上端反饋電阻兩端,不同的CFF值會有不同的噪聲抑制能力。下圖可以看出CFF越大噪聲抑制能力越強。
但需要注意的是,CFF容值過大可能影響LDO的動態性能,甚至可能造成輸出震蕩,所以其容值需謹慎選取。
04 輸出電容Cout
不同容值的輸出電容也會影響輸出噪聲,表現為Cout越大,輸出噪聲越小,但其噪聲抑制能力受容值大小影響較小。
05 PCB布局
PCB布局也是影響LDO輸出噪聲水平的重要因素,如下圖是推薦的PCB布局,注意他的CNR/SS與CFF電容的布局。
① CNR/SS電容就近接主地。
② 反饋電阻R2的GND引腳就近接主地。
③ CFF電容是輸出電流流經輸出電容后再經過CFF,然后反饋到FB引腳,這個電流走向很重要。
④ 連接反饋電阻的GND引腳與連接CNR/SS電容的GND就近接散熱焊盤。