壓差線性穩(wěn)壓器 (LDO) 在電路設計中無處不在。許多只有三個終端；VIN、VOUT 和 GND。什么可能出錯？某些 LDO 設計標準已得到充分證明，例如需要觀察正確的輸出電容和等效串聯(lián)電阻 (ESR)。現(xiàn)代 LDO 使這變得更加容易，因為它們支持各種輸出電容器，包括低 ESR 陶瓷類型。電源抑制 (PSRR) 等 LDO 性能指標也受到關注，因為該指標定義了 LDO 抑制其輸入紋波和噪聲的效率。

通常，當需要安靜的電源軌時，會使用 LDO。LDO 會比 DC/DC 轉(zhuǎn)換器更嘈雜嗎？有可能的用例。LDO 的輸出噪聲在 LDO 內(nèi)部產(chǎn)生，主要由其參考電壓噪聲組成。LDO 的 VIN 上出現(xiàn)的噪聲和紋波電壓被其 PSRR 抑制，并在 VOUT 上出現(xiàn)衰減。正如我們所見，負載瞬變也會干擾 LDO 的輸出電壓，其控制環(huán)路旨在衰減這種情況。這三種噪聲和紋波源也存在于 dc/dc 轉(zhuǎn)換器中，此外，與 LDO 不同，它們的輸出端也存在開關噪聲和紋波。當需要安靜的電源軌時，它們的輸出上沒有開關噪聲和紋波通常使 LDO 成為最佳選擇。

對于 LDO，其輸出上的負載電流與其輸入上出現(xiàn)的負載電流相同。LDO 輸出上的 1A 負載瞬態(tài)干擾會作為 1A 負載瞬態(tài)反映到其輸入端，因此也會反映到為 LDO 供電的上游轉(zhuǎn)換器。輸入端的 1A 負載瞬變會干擾為 LDO 供電的上游轉(zhuǎn)換器——它還必須響應電流的這種變化。這會在加載負載時導致電壓驟降，而在移除負載時會導致過沖。上游轉(zhuǎn)換器輸出上的這種噪聲源很容易成為其輸出中最大的噪聲分量，即使它是一個 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。如果 dc/dc 轉(zhuǎn)換器輸出還為其他更敏感的負載供電，那么它們將暴露于該紋波電壓，并且它們可能會以降低的性能運行。如果將 LDO 替換為 dc/dc 轉(zhuǎn)換器，則 dc/dc 轉(zhuǎn)換器的輸入電流是其輸出電流乘以占空比，D=VOUT/VIN，忽略損耗并在一個開關周期內(nèi)取平均值。因此，為該 dc/dc 轉(zhuǎn)換器供電的上游 dc/dc 轉(zhuǎn)換器在其輸出上經(jīng)歷較低的負載瞬變，并且上游 dc/dc 轉(zhuǎn)換器對其 VOUT 的干擾較小。因此，LDO 可能比 dc/dc 轉(zhuǎn)換器噪聲更大，但不是在其輸出上，而是在為其供電的上游轉(zhuǎn)換器的輸出上。因此，為該 dc/dc 轉(zhuǎn)換器供電的上游 dc/dc 轉(zhuǎn)換器在其輸出上經(jīng)歷較低的負載瞬變，并且上游 dc/dc 轉(zhuǎn)換器對其 VOUT 的干擾較小。因此，LDO 可能比 dc/dc 轉(zhuǎn)換器噪聲更大，但不是在其輸出上，而是在為其供電的上游轉(zhuǎn)換器的輸出上。因此，為該 dc/dc 轉(zhuǎn)換器供電的上游 dc/dc 轉(zhuǎn)換器在其輸出上經(jīng)歷較低的負載瞬變，并且上游 dc/dc 轉(zhuǎn)換器對其 VOUT 的干擾較小。因此，LDO 可能比 dc/dc 轉(zhuǎn)換器噪聲更大，但不是在其輸出上，而是在為其供電的上游轉(zhuǎn)換器的輸出上。

LDO 對低噪聲模擬前端 (AFE) 的熱效應

LDO 通常用于為 AFE 提供安靜的電源軌。LDO 中的功耗僅由 Iout(VIN-VOUT) 給出，負載電流遠大于 LDO 的靜態(tài)電流。如果負載電流 (Iout) 很大和/或 VIN-VOUT 差異很大，則耗散功率可能很大。隨著 IC 封裝趨于小型化，LDO 中的溫升可能會非常顯著，從而導致印刷電路板 (PCB) 上出現(xiàn)熱點。熱量通過 LDO 封裝散熱焊盤連接到的接地層從 LDO 擴散到 PCB。AFE 的一個關鍵性能指標是它們的信噪比（S/N 比）。噪聲電壓的一個分量是 Johnson/Nyquist 噪聲，由 V(rms) = sqrt(4kTBR) 給出，其中 T 是以開爾文為單位的絕對溫度，B 是帶寬，R 是電阻，k 是玻爾茲曼常數(shù)。將熱 LDO 靠近 AFE 放置也會使 AFE 的溫度升高，增加噪聲，降低 S/N，對系統(tǒng)的整體性能有明顯的影響。雖然將 LDO 放置在靠近 AFE 的位置很好，但應避免將其放置得太近。對于擁擠的 PCB，還考慮移除一些銅接地層以防止熱量傳遞到 AFE，但要適度，以免干擾從 AFE 到 LDO 的接地返回電流路徑。

結(jié)論

本文重點介紹了在系統(tǒng)中應用 LDO 時需要注意的三個問題。LDO 仍然是電源轉(zhuǎn)換的絕佳選擇，但像往常一樣，最好了解并避免此類應用問題。