ZHCAFW8 October   2025 TPS7A56 , TPS7A57 , TPS7A94 , TPS7A96

 

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  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1LDO 噪声和噪声测量简介
    1. 1.1 LDO 噪声和 LDO 噪声表征方法
    2. 1.2 使用频谱分析仪测量 LDO 噪声
  5. 2测量超低噪声 LDO 的解决方案(噪声放大器要求)
    1. 2.1 估算放大器的最大噪声
    2. 2.2 估算放大器所需增益
    3. 2.3 选择放大器电路反馈电阻值
    4. 2.4 放大器输入/输出直流阻断滤波器
    5. 2.5 验证所设计的放大器性能
  6. 3结语
  7. 4参考资料

使用频谱分析仪测量 LDO 噪声

通常使用频率带宽大于 LDO 带宽的频谱分析仪来测量 LDO 的噪声。与 LDO 类似,频谱分析仪具有内部噪声,称为分析仪本底噪声(灵敏度)。分析仪的本底噪声(技术上称为所显示的平均噪声水平–DANL)是分析仪数据表中有关分析仪频率带宽的关键规格参数。在进行任何噪声测量之前,测量分析仪的本底噪声并进行相应调整至关重要,如参考文献 [2] 一节所述。

要测量任何分析仪的本底噪声,只需在目标噪声测量带宽范围内,以分析仪最低分辨率带宽 (RBW) 设置进行多次平均的频率扫描即可。测得的噪声曲线(本底噪声)是分析仪可以在该带宽上解析的最低噪声。了解该噪声水平后,可以确定是否使用此类分析仪来测量 LDO 的噪声(DUT 噪声)。

为确保 LDO 工作带宽内噪声测量精度高于 95%,LDO 的噪声曲线必须比分析仪的本底噪声曲线高 10dB,如 图 1-2 所示。

 典型 LDO 噪声与典型频谱分析仪本底噪声间的关系图 1-2 典型 LDO 噪声与典型频谱分析仪本底噪声间的关系

通过将曲线组合为两个不相关噪声源,分析仪和 LDO 噪声之间的 10dB(或 3.16V/V)增益可实现 95%的精度。如果一个噪声源 (LDO) 比另一个噪声源(分析仪)高 3.16 (V/V),则在产生的总噪声中有超过 95% 的噪声由更高的噪声源主导,如 方程式 1 所示:

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

考虑到噪声现象的随机性质,在 LDO 的任何噪声测量中,选择 95%精度是合理的。如果裕度低于 10dB,则 LDO 带宽滚降区域的测量精度将显著降低,如 图 1-2 所示。当 图 1-2 中的 LDO 噪声(红色曲线)接近频谱分析仪本底噪声(绿色曲线)时,噪声测量结果将失真,且明显受频谱分析仪噪声主导。这种平坦噪声并不是 LDO 的固有噪声,而是由 LDO 和分析仪的噪声叠加而成的,主要受分析仪的本底噪声影响。

分析仪的内部电路可能会影响测得的 DUT 噪声,但产生的噪声等于或接近噪声的绝对最小值 –174dBm/Hz。这个极低的噪声水平是热噪声水平(功率);分析仪与 LDO (DUT) 的噪声水平将在后续章节中详细探讨。

图 1-3显示了超低噪声 LDO 的噪声曲线,其噪声水平比典型频谱分析仪的本底噪声低 10dB 以上。那么,问题是如何测量这种超低噪声 LDO?

 LDO 的超低噪声与典型频谱分析仪本底噪声间的关系图 1-3 LDO 的超低噪声与典型频谱分析仪本底噪声间的关系

解决方案相对简单 — 即使用一个放大器将 LDO 的噪声增益提高到比分析仪本底噪声高 10dB(或更高)的水平,因此我们可以测量 LDO 噪声。很少有频谱分析仪内置适用于这类低噪声信号的前置放大器;即便配备前置放大器,其增益通常也受限在 40dB 以下,且这些前置放大器的带宽往往从 1kHz 或更高频率开始升高。

那么当需要更高增益且测量必须从更低频率开始时该如何应对?

下一章节将探讨带宽为 10Hz–10MHz 的更高增益放大器的设计要求。