低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）最大的優(yōu)點(diǎn)之一是它們能夠衰減開關(guān)模式電源產(chǎn)生的電壓紋波。這對(duì)鎖相環(huán)（PLL）和時(shí)鐘等信號(hào)調(diào)節(jié)器件在內(nèi)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器尤為重要，因?yàn)樵肼曤娫措妷簳?huì)影響性能。我的同事Xavier Ramus在博客中介紹了噪音對(duì)信號(hào)調(diào)節(jié)設(shè)備的不利影響：減少高速信號(hào)鏈電源問題。然而，電源抑制比（PSRR）仍然通常被誤認(rèn)為單一的靜態(tài)值。在這篇文章中，我將嘗試說明什么是PSRR以及影響它的變量有哪些。
什么是PSRR？
PSRR是許多LDO數(shù)據(jù)手冊(cè)中的公共技術(shù)要求。它規(guī)定了某個(gè)頻率的AC元件從輸入到LDO輸出的衰減程度。公式1表示PSRR為：
(1)
該等式告訴您衰減越高，每分貝的PSRR值越高。（應(yīng)該指出的是，一些供應(yīng)商會(huì)使用負(fù)號(hào)來表示衰減。大多數(shù)供應(yīng)商，包括德州儀器都不這樣用。）
在數(shù)據(jù)手冊(cè)的電氣特性表中找到頻率為120Hz或1kHz的PSRR并不罕見。但是，單獨(dú)使用此規(guī)范可能對(duì)確定指定LDO是否符合您的過濾要求沒有多大幫助。讓我們來看看為什么這么說。
確定您的應(yīng)用程序的PSRR
圖1展示了一個(gè)從12V電源軌調(diào)節(jié)4.3V的DC / DC轉(zhuǎn)換器，。其次是TPS717，一款高PSRR LDO，用于調(diào)節(jié)3.3V電源軌。在4.3V電源軌上，開關(guān)產(chǎn)生的紋波達(dá)到±50mV。LDO的PSRR將決定 TPS717輸出端的紋波量。
圖 1：使用LDO來過濾開關(guān)噪聲
為了確定衰減程度，您必須首先知道波紋在哪個(gè)頻率出現(xiàn)。假設(shè)這個(gè)例子頻率為1MHz，因?yàn)樗锰幱诔Ｓ瞄_關(guān)頻率范圍的中間。您可以看到，指定為120Hz或1kHz的PSRR值無助于此分析。相反，您必須參考圖2中的PSRR圖。
圖2：VIN - VOUT = 1V時(shí)，TPS717的PSRR曲線
在下列條件下，1MHz時(shí)的PSRR指定為45dB：
- IOUT = 150mA
- VIN – VOUT = 1V
- COUT = 1μF
假設(shè)這些條件符合你自己的條件。在這種情況下，45dB相當(dāng)于178的衰減系數(shù)。您可以預(yù)定輸入端的±50mV紋波在輸出端被壓縮至±281μV。
改變條件
但假設(shè)您改變了條件，并決定將VIN - VOUT delta降至250mV，以便更有效地進(jìn)行調(diào)節(jié)。然后您需要查看圖3中的曲線。
圖3：VIN - VOUT = 0.25V時(shí)，TPS717的PSRR曲線
您可以看到，在所有其他條件保持不變的情況下，1MHz時(shí)的PSRR降至23dB，或者說衰減系數(shù)為14。這是由于CMOS通道元件進(jìn)入三極管（或線性）區(qū)域; 也就是說，隨著VIN - VOUT三角接近壓差電壓，PSRR開始下降。（請(qǐng)記住，壓差電壓是關(guān)于輸出電流以及其他因素的函數(shù)。因此，較低的輸出電流會(huì)降低壓差并有助于提高PSRR。）
改變輸出電容也會(huì)有影響，如圖4所示。
圖4：VIN - VOUT = 0.25V，COUT =10μF時(shí)，TPS717的PSRR曲線
將輸出電容從1μF增加到10μF，盡管VIN-VOUT增量保持在250mV，1MHz時(shí)的PSRR增加到了42dB。曲線中的高頻峰已經(jīng)向左移動(dòng)。這是由于輸出電容器的阻抗特性導(dǎo)致的。通過適當(dāng)調(diào)整輸出電容的大小，您可以調(diào)整或增加衰減，使之與特定的開關(guān)噪聲頻率一致。
轉(zhuǎn)動(dòng)所有旋鈕
只需調(diào)整VIN - VOUT和輸出電容，就可以改善特定應(yīng)用的PSRR。但這絕不是影響PSRR的唯一變量。表1展示了各種影響因素。
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參數(shù)
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PSRR
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低頻
(<1kHz)
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中頻
(1kHz – 100kHz)
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高頻
(>100kHz)
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VIN – VOUT
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+++
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+++
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++
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輸出電容器（COUT）
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沒有效果
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+
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+++
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降噪電容器（CNR）
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+++
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+
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沒有效果
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前饋電容（CFF）
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++
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+++
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+
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PCB布局
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+
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+
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+++
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表1：影響PSRR的變量
我將在未來的帖子中討論其他影響因素。但現(xiàn)在，我希望您更熟悉可供給您使用的各種工具，可以幫助您設(shè)計(jì)出有效的LDO濾波器。 |
