NESA480A October   2025  – September 2026 TPS7A56 , TPS7A57 , TPS7A94 , TPS7A96

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   註冊商標
  4. 1LDO 雜訊及雜訊量測簡介
    1. 1.1 LDO 雜訊和 LDO 雜訊表示方法
    2. 1.2 使用頻譜分析器量測 LDO 雜訊
  5. 2測量超低雜訊 LDO(雜訊放大器要求)的解決方案
    1. 2.1 估計放大器的最大雜訊
    2. 2.2 估計放大器所需增益
    3. 2.3 選擇放大器電路回饋電阻器值
    4. 2.4 放大器輸入/輸出 DC 阻斷濾波器
    5. 2.5 驗證設計的放大器性能
  6. 3結論
  7. 4參考資料

使用頻譜分析器量測 LDO 雜訊

BW 頻率比 LDO BW 更寬的頻譜分析器通常用於測量 LDO 的雜訊。頻譜分析器與 LDO 類似,其內部雜訊稱為分析器雜訊基準(靈敏度)。分析器的雜訊基準(嚴格來說稱為顯示的平均雜訊位準 – DANL)是分析器產品規格表中,在其頻率 BW 範圍內的關鍵規格。在進行任何雜訊測量之前,測量分析器的雜訊基準並進行記錄至關重要,如參考資料 [2] 部分中所述。

若要測量任何分析器的雜訊基準,只需在所需雜訊測量 BW 的多個平均值下,以分析器可用的最低解析度頻寬 (RBW) 設定執行頻率掃頻。測量到的雜訊曲線(雜訊基準)是分析器在該 BW 上所能解析的最低雜訊。了解此雜訊位準後,即可確定使用此類分析器來測量 LDO 的雜訊(DUT 雜訊)。

為了在 LDO 的 BW 運作下保持雜訊測量準確度高於 95%,LDO 的雜訊曲線必須比分析器的雜訊基準曲線高 10dB,如圖 1-2所示。

 典型 LDO 雜訊與典型頻譜分析器雜訊基準的比較圖 1-2 典型 LDO 雜訊與典型頻譜分析器雜訊基準的比較

分析器與 LDO 雜訊之間的這種 10dB(或 3.16V/V)增益,透過將曲線結合為兩個不相關雜訊來源,即可實現 95% 準確度。如果一個來源 (LDO) 比另一個來源(分析器)高 3.16(V/V),則產生的總雜訊中,超過 95% 由較高的來源主導,如方程式 1中所示:

方程式 1. Total Noise = 3.162+12 = 3.31; Measurement Accuracy  = 100% -3.31-3.163.31×100% = 95.5%

鑑於雜訊現象的隨機特性,對 LDO 的任何雜訊測量而言,95% 的準確度選擇是合理的。如果裕度低於 10dB,則會導致在 LDO 的 BW 衰減時測量的準確度較低,如圖 1-2中所示。當圖 1-2中的 LDO 雜訊(紅色曲線)接近頻譜分析器雜訊基準(綠色曲線)時,雜訊量測就會不正確,並顯著受頻譜分析器雜訊影響。這種平坦的雜訊不是 LDO 的雜訊,而是 LDO 和分析器的雜訊組合,主要受分析器雜訊基準的影響。

分析器的內部電路可能會影響測得的 DUT 雜訊,但是導致的雜訊等於或接近雜訊的最小絕對值 -174dBm/Hz。這種極低的雜訊位準是熱雜訊位準(功率);接下來將詳細檢視分析器和 LDO (DUT) 的雜訊位準。

圖 1-3顯示超低雜訊 LDO 的雜訊曲線,其比典型頻譜分析器的雜訊基準低 10dB 以上。那麼,問題是如何測量這款超低雜訊 LDO?

 LDO 的超低雜訊與典型頻譜分析器的雜訊基準之比較圖 1-3 LDO 的超低雜訊與典型頻譜分析器的雜訊基準之比較

解決方案相對簡單,使用一種放大器,可以將 LDO 的雜訊增益至高於分析器雜訊基準 10dB(或更高),如此我們就能測量 LDO 雜訊。少數頻譜分析器配備適用這類低雜訊訊號的內建前置放大器,但前置放大器的增益限制通常低於 40dB,而這些前置放大器的 BW 則通常在 1kHz 或更高點起步。

但如果需要更多增益,且測量必須以較低的頻率開始,該怎麼辦?

下節討論 BW 為 10Hz-10MHz 之更高增益放大器的設計需求。