摘要

　　相位噪聲是時(shí)鐘、射頻頻綜最為關(guān)注的技術(shù)指標(biāo)之一。影響鎖相環(huán)相噪的因素有很多，比如電源、參考源相噪、VCO自身的相噪、環(huán)路濾波器的設(shè)置等。其中，電源引入的低頻噪聲往往對(duì)鎖相環(huán)的近端相噪有著很大的影響。對(duì)于高性能的時(shí)鐘和射頻頻綜產(chǎn)品，為了獲得極低的相噪性能，往往采用低噪聲的LDO供電。然而，采用不同的LDO給頻綜供電，取得的相噪性能往往會(huì)有很大差別，同時(shí)，LDO外圍電路設(shè)計(jì)也會(huì)影響到頻綜的相噪性能。

　　本文首先簡要地介紹了LDO的噪聲來源及環(huán)路穩(wěn)定性對(duì)輸出噪聲的影響;其次，根據(jù)調(diào)頻理論推導(dǎo)出VCO的相位噪聲與LDO的噪聲頻譜密度的理論計(jì)算關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，為了驗(yàn)證LDO噪聲對(duì)射頻頻綜輸出相噪的影響，分別采用TPS7A8101和TPS74401 LDO評(píng)估板給TRF3765射頻頻綜評(píng)估板供電，對(duì)比測(cè)試這兩種情況下的TRF3765相噪曲線;同時(shí)，為了驗(yàn)證LDO環(huán)路穩(wěn)定性對(duì)頻綜相噪的影響，針對(duì)TPS7A8101評(píng)估板的參考電路做出部分修改，并對(duì)比測(cè)試了電路修改前后的TRF3765輸出相噪。

　　1、LDO噪聲來源及環(huán)路穩(wěn)定性對(duì)輸出噪聲影響

　　1.1 LDO噪聲來源

　　LDO的噪聲分為LDO內(nèi)部的噪聲和LDO外部的噪聲。LDO內(nèi)部的噪聲來自于內(nèi)部電路的帶隙基準(zhǔn)源，放大器以及晶體管。LDO外部的噪聲來自于輸入。在 LDO的手冊(cè)中，PSRR是表征LDO抑制外部噪聲的能力，但PSRR高并不代表LDO內(nèi)部噪聲小。LDO的總輸出噪聲才是表征LDO內(nèi)部噪聲抑制的參數(shù)，一般在電氣特性表里用單位?VRMS表示，或者在噪聲頻譜密度圖上表示。

　　圖2是LDO內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖，VN代表等效噪聲源。噪聲源包括帶隙基準(zhǔn)源產(chǎn)生的噪聲VN (REF)，誤差放大器產(chǎn)生的噪聲VN (AMP)，F(xiàn)ET產(chǎn)生的噪聲VN (FET)以及反饋電阻產(chǎn)生的噪聲VN ( R1)和VN ( R2)。在大多數(shù)情況下，由于帶隙基準(zhǔn)源電路是由很多不同的電阻、晶體管和電容組成，它所產(chǎn)生的噪聲會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于反饋電阻產(chǎn)生的噪聲。而且?guī)痘鶞?zhǔn)源是誤差放大器的輸入，它所產(chǎn)生的噪聲也會(huì)經(jīng)由誤差放大器放大來控制FET，所以誤差放大器本身以及FET所產(chǎn)生的噪聲也會(huì)比帶隙基準(zhǔn)源的噪聲要低。可以說，LDO內(nèi)部最大的噪聲源就是帶隙基準(zhǔn)源。我們把LDO輸出噪聲VN (OUT)表示為

　　VN ( Other)是VN ( AMP)以及VN (FET)的和。由公式1可以得出，輸出噪聲最小值出現(xiàn)在R1短接到FB，誤差放大器的增益近似為1的時(shí)候。

　　1.2 LDO噪聲抑制方法

　　為了抑制帶隙基準(zhǔn)源產(chǎn)生的噪聲，有三種辦法。

　　一是降低誤差放大器的帶寬，抑制了帶隙基準(zhǔn)源的高頻噪聲。但是降低帶寬會(huì)使LDO的動(dòng)態(tài)性能降低。

　　二是在帶隙基準(zhǔn)源和誤差放大器之間加低通濾波。高性能的LDO都會(huì)有一個(gè)噪聲抑制NR管腳，CNR并聯(lián)在帶隙基準(zhǔn)源和GND之間，起到低通濾波的作用。如圖3所示。

　　三是在反饋電阻R1上增加前饋電容CFF.在增加了CFF和CNR后，輸出噪聲可以表示為

　　從式2可以得出，CFF越大，輸出噪聲就越小。頻率越高，輸出噪聲越小。