如何在RF電路中選擇LDO穩(wěn)壓器的PSRR和輸出噪聲

LDO是一種微功耗的低壓差線性穩(wěn)壓器，它具有極低的自有噪聲和較高的電源抑制比(PSRR)。SGM2007高性能低壓差線性穩(wěn)壓器在10Hz至100kHz頻率范圍內(nèi)的輸出噪聲為30 μV(RMS)，在 1 kHz 的頻率下電源抑制比(PSRR)高達(dá)73dB，它能夠?yàn)橹T如射頻（RF）接收器和發(fā)送器、壓控振蕩器（VCO）和音頻放大器等對噪聲敏感的模擬電路的供電提供低噪聲、電源紋波抑制比（PSRR）和快速瞬態(tài)響應(yīng)，它的使能電路兼容TTL電平適合數(shù)字電路供電。SGM2007的輸入電壓在2.5V至5.5V之間，適合藍(lán)牙數(shù)碼相機(jī)和個人數(shù)字助理（PDA），以及諸如無線和高端音頻產(chǎn)品等單個鋰電池供電或固定3.3V和5V系統(tǒng)。

　　LDO的低壓差線性穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)主要包括啟動電路、恒流源偏置單元、使能電路、調(diào)整元件、基準(zhǔn)源、誤差放大器、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)，保護(hù)電路等，基本工作原理是這樣的：系統(tǒng)加電，如果使能腳處于高電平時，電路開始啟動，恒流源電路給整個電路提供偏置，基準(zhǔn)源電壓快速建立，輸出隨著輸入不斷上升，當(dāng)輸出即將達(dá)到規(guī)定值時，由反饋網(wǎng)絡(luò)得到的輸出反饋電壓也接近于基準(zhǔn)電壓值，此時誤差放大器將輸出反饋電壓和基準(zhǔn)電壓之間的誤差小信號進(jìn)行放大，再經(jīng)調(diào)整管放大到輸出，從而形成負(fù)反饋，保證了輸出電壓穩(wěn)定在規(guī)定值上；同理如果輸入電壓變化或輸出電流變化，這個閉環(huán)回路將使輸出電壓保持不變，即：

　　Vout=（R1+R2）/R2 * Vref

　　Power supply ripple rejection ratio (PSRR)是反應(yīng)LDO輸出對輸入紋波抑制的一個交流參數(shù)，輸出和輸入的頻率是一樣的。和噪聲（Nosie）不同，噪聲一般為在10Hz至100kHz頻率范圍內(nèi)一定輸入電壓下其輸出噪聲電壓的均方值,PSRR的單位是dB。

　　PSRR=20 log（△vin/△vout）

　　大多數(shù)蜂窩電話基帶芯片組需要三組電源：內(nèi)部數(shù)字電路、模擬電路和外設(shè)接口電路。基帶處理器（BB）的數(shù)字電路供電電壓的典型值為1.8V至2.6V，一般情況下，Li+電池電壓降至3.2V-3.3V時電話將被關(guān)閉，對于為基帶處理器供電的LDO來說至少有500至600mV的壓差，因此對壓差要求不高。另外，數(shù)字電路本身對LDO的輸出噪聲和PSRR的要求也不高，而是要求LDO在輕載條件下具有極低的靜態(tài)電流。

　　基帶處理器內(nèi)部模擬電路供電電壓典型值是2.4V至3.0V，壓差在200mV至600mV。要求LDO具有較高的低頻（GSM電話為217Hz）紋波抑制能力，消除由RF功率放大器產(chǎn)生的電池電壓紋波。LDO始終保持有效工作狀態(tài)，同樣需要較低的靜態(tài)電流指標(biāo)。

　　RF電路分為接收和發(fā)送兩部分，供電電壓典型值為2.6V至3.0V，其中低噪聲放大器（LNA）、混頻器、鎖相環(huán)（PLL）、壓控振蕩器（VCO）和中頻（IF）電路需要低噪聲、高PSRR的LDO。實(shí)際應(yīng)用中，VCO、PLL電路的性能直接影響射頻電路指標(biāo)，如發(fā)射頻譜的純度、接收器的選擇性、模擬收發(fā)器的噪聲、數(shù)字電路的相位誤差等。噪聲會改變振蕩器的相頻和幅頻特性，同時振蕩器環(huán)路也會進(jìn)一步放大噪聲，可能對載波產(chǎn)生調(diào)制。LDO輸出噪聲受其內(nèi)部設(shè)計(jì)和外部旁路、補(bǔ)償電路的影響。如圖是線性穩(wěn)壓器的簡單框圖。導(dǎo)致LDO輸出噪聲的主要來源是基準(zhǔn)。

　　為降低基準(zhǔn)噪聲，用于連接基準(zhǔn)旁路電容。增大旁路電容能夠使基準(zhǔn)噪聲成為產(chǎn)生LDO輸出噪聲的次要因素，有利于減小輸出噪聲。建議使用陶瓷電容的典型值為 470 pF 到 0.01 μF 。也可使用此范圍以外的電容，但會對輸入電源上電時LDO 輸出電壓上升的速度產(chǎn)生影響，旁路電容值越大，輸出電壓上升速率越慢。在使用時這點(diǎn)要注意。