1. LDO PSRR基础概念解析
1.1 电源抑制比的定义与物理意义
电源抑制比(Power Supply Rejection Ratio, PSRR)是衡量低压差线性稳压器(LDO)性能的核心参数之一。简单来说,它表征了LDO对输入电源中纹波噪声的抑制能力。在实际工程中,我们常用分贝(dB)作为单位来表示PSRR值,计算公式为:
PSRR(dB) = 20×log₁₀(Vripple_in/Vripple_out)
这个对数比值背后蕴含着重要的工程意义:当PSRR为60dB时,意味着输入端的1V纹波在输出端仅表现为1mV。我在实际测试TPS7A4700时发现,其100kHz处的PSRR可达74dB,这相当于将输入纹波衰减了5000倍。
理解PSRR需要注意三个关键特性:
- 频率相关性:所有LDO的PSRR都随频率变化,通常呈现"高通"特性
- 负载依赖性:负载电流增大时,低频PSRR会恶化而高频PSRR可能改善
- 工作点影响:输入输出电压差(VIN-VOUT)会影响内部误差放大器的增益
1.2 PSRR在电子系统中的重要性
在2018年参与某医疗设备项目时,我们曾遇到心电图信号中混入100kHz开关电源噪声的问题。最终发现是前级LDO的PSRR在100kHz处仅有35dB所致。这个案例让我深刻认识到PSRR在以下应用中的关键作用:
- 射频系统:本振电源的相位噪声直接受PSRR影响
- 音频电路:可闻频段(20Hz-20kHz)的PSRR决定底噪水平
- 精密测量:高精度ADC参考电压需要超低纹波
- 混合信号系统:防止数字噪声耦合到模拟电源域
德州仪器新型LDO如TPS7A91在1MHz仍能保持45dB以上的PSRR,这主要得益于其专利的"跟踪补偿"技术,通过动态调整内部补偿网络来维持高频段的抑制能力。
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2. PSRR测量方法深度对比
2.1 传统LC求和节点法
图2所示的LC求和电路是教科书式的经典方案,我在早期项目中多次采用这种方法。其核心是通过电感L阻断交流通路,电容C阻断直流通路,实现交直流信号的叠加。具体实施时需注意:
关键元件选型经验:
- 电感值通常选择10-100μH(如TDK MLF2012D系列)
- 隔直电容建议使用NP0/C0G材质的陶瓷电容
- 自谐振频率应高于测
