壓差線性穩(wěn)壓器 (LDO) 在電路設(shè)計(jì)中無處不在。許多只有三個(gè)終端；VIN、VOUT 和 GND。什么可能出錯(cuò)？某些 LDO 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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)?，F(xiàn)代 LDO 使這變得更加容易，因?yàn)樗鼈冎С指鞣N輸出電容器，包括低 ESR 陶瓷類型。電源抑制 (PSRR) 等 LDO 性能指標(biāo)也受到關(guān)注，因?yàn)樵撝笜?biāo)定義了 LDO 抑制其輸入紋波和噪聲的效率。

通常，當(dāng)需要安靜的電源軌時(shí)，會(huì)使用 LDO。LDO 會(huì)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(fù)載瞬變也會(huì)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(guān)噪聲和紋波。當(dāng)需要安靜的電源軌時(shí)，它們的輸出上沒有開關(guān)噪聲和紋波通常使 LDO 成為最佳選擇。

對(duì)于 LDO，其輸出上的負(fù)載電流與其輸入上出現(xiàn)的負(fù)載電流相同。LDO 輸出上的 1A 負(fù)載瞬態(tài)干擾會(huì)作為 1A 負(fù)載瞬態(tài)反映到其輸入端，因此也會(huì)反映到為 LDO 供電的上游轉(zhuǎn)換器。輸入端的 1A 負(fù)載瞬變會(huì)干擾為 LDO 供電的上游轉(zhuǎn)換器——它還必須響應(yīng)電流的這種變化。這會(huì)在加載負(fù)載時(shí)導(dǎo)致電壓驟降，而在移除負(fù)載時(shí)會(huì)導(dǎo)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(gè) 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(fù)載供電，那么它們將暴露于該紋波電壓，并且它們可能會(huì)以降低的性能運(yùn)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(gè)開關(guān)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(fù)載瞬變，并且上游 dc/dc 轉(zhuǎn)換器對(duì)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(fù)載瞬變，并且上游 dc/dc 轉(zhuǎn)換器對(duì)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(fù)載瞬變，并且上游 dc/dc 轉(zhuǎn)換器對(duì)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(duì)低噪聲模擬前端 (AFE) 的熱效應(yīng)

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(fù)載電流遠(yuǎn)大于 LDO 的靜態(tài)電流。如果負(fù)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(huì)非常顯著，從而導(dǎo)致印刷電路板 (PCB) 上出現(xiàn)熱點(diǎn)。熱量通過 LDO 封裝散熱焊盤連接到的接地層從 LDO 擴(kuò)散到 PCB。AFE 的一個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)是它們的信噪比（S/N 比）。噪聲電壓的一個(gè)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(duì)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(huì)使 AFE 的溫度升高，增加噪聲，降低 S/N，對(duì)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(yīng)避免將其放置得太近。對(duì)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(diǎn)介紹了在系統(tǒng)中應(yīng)用 LDO 時(shí)需要注意的三個(gè)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(yīng)用問題。