rf電路中l(wèi)do電源抑制比和噪聲的選擇

1、RF電路中LDO電源抑制比和噪聲的選擇摘 要： 本文了 LDO 的特點以及 RF 電路對LDO 的電源抑制比和噪聲的選擇。： 低壓差線性穩(wěn)壓器；電源抑制比；噪聲引言便攜產(chǎn)品電源設(shè)計需要系統(tǒng)級思維，在開發(fā)由電池供電的設(shè)備時，諸如、MP3、PDA、PMP、DSC 等低功耗產(chǎn)品，如果電源系統(tǒng)設(shè)計不合理，將影響到整個系統(tǒng)的架構(gòu)、產(chǎn)品的特性組合、元件的選擇、的設(shè)計和功率分配。同樣，在系統(tǒng)設(shè)計中，也要從節(jié)省電池能量的角度出發(fā)多加考慮。帶有使能控制的低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)是不錯的選擇。1、 射頻電路的電源要求大多數(shù)蜂窩基帶組射頻電路需要三組電源：以滿足數(shù)字電路、模擬電路和外設(shè)接口電路的需要。基帶處理器的

2、數(shù)字電路供電電壓的典型值為 1.8V 至 2.6V，一般情況下，Li 離子電池電壓降至 3.2V-3.3V 時將被關(guān)閉，LDO 至少有 500 至 600mV 的壓差，對壓差要求不高。另外，數(shù)字電路本身對 LDO 的輸出噪聲和 PSRR(電源抑制比)的要求也不高，只要求在輕載條件下具有極低的靜態(tài)電流?；鶐幚砥鲀?nèi)部模擬電路供電電壓典型值是 2.4V 至 3.0V，壓差在 200mV 至 600mV。要求 LDO 具有較高的低頻(GSM為 217Hz)紋波抑制能力，消除由 RF 功率放大器產(chǎn)生的電池電壓紋波，同樣需要較低的靜態(tài)電流指標(biāo)。RF 電路的接收和發(fā)送兩部分的供電電壓典型值為 2.6V 至

3、 3.0V，其中低噪聲放大器 (LNA)、混頻器、鎖相環(huán)(PLL)、壓控振蕩器(VCO)和中頻(IF)電路需要低噪聲、高 PSRR 的 LDO。實際應(yīng)用中，VCO、PLL 電路的性能直接影響射頻電路指標(biāo)，如發(fā)射頻譜的純度、接收器的選擇性、模擬收發(fā)器的噪聲、數(shù)字電路的相位誤差等。噪聲會改變振蕩器的相頻和幅頻特性，同時振蕩器環(huán)路也會進一步放大噪聲，可能對載波產(chǎn)生調(diào)制。2、 LDO 的噪聲和電源抑制比LDO 是一種微功耗的低壓差線性穩(wěn)壓器，它具有極低的自有噪聲和較高的電源抑制比。線性穩(wěn)壓器的框圖如圖 1 所示。圖 1 線性穩(wěn)壓器框圖1PSRR 是反映輸出和輸入頻率相同的條件下，LDO 輸出對輸入紋波

4、抑制能力的交流參數(shù)。它和噪聲不同，噪聲通常是指在 10Hz 至 100kHz 頻率范圍內(nèi)的干擾。PSRR(dB)的表達式如下：PSRR=20 log(Vin/Vout)(1)圖 2 為 SGM2007 在 CBP=0.01mF, ILOAD=50mA，COUT=1mF，f=10KHz 時的輸出和輸入的電壓變化曲線。由式(1)求得PSRR=20 log(Vin/Vout)=60(dB)，當(dāng)輸入變化 1V 時，輸出變化 1mV，可見LDO 紋波抑制能力還是很強的。圖 2 線性穩(wěn)壓器輸入和輸出變化LDO 的輸出噪聲受其內(nèi)部設(shè)計和外部旁路、補償電路的影響。圖 1 所示，導(dǎo)致 LDO 輸出噪聲的主要來源

5、是基準(zhǔn)源，由基準(zhǔn)產(chǎn)生的噪聲在輸出端被放大。輸出噪聲 Vn 的表達式如下：Vn=(R1+R2)/R2Vref(2)基準(zhǔn)源旁路電容 CBP 可影響基準(zhǔn)噪聲，增大旁路電容能夠使基準(zhǔn)噪聲降低。建議使用陶瓷電容的典型值為 470pF 到 0.01mF 。旁路電容會對 LDO 輸出電壓上升的速度產(chǎn)生影響，旁路電容值越大，輸出電壓上升速率越慢，在使用時要注意。影響 LDO 輸出噪聲的其它還有：LDO 內(nèi)部極點、零點和輸出極點及負(fù)載的大小。增大輸出電容的容量或減輕輸出負(fù)載有利于降低高頻輸出噪聲。圖SGM2007 輸出噪聲的影響。3為旁路電容CBP對圖 3基準(zhǔn)旁路電容對輸出噪聲值的影響2圖 4 為基準(zhǔn)旁路電容對

6、 SGM2007PSRR 影響，可見增大旁路電容會在一定頻率上提高 PSRR的值。圖 4 基準(zhǔn)旁路電容對 PSRR 值的影響LDO 需要連接外部輸入和輸出電容器。利用較效串聯(lián)電阻(ESR)的大容量電容器一般可以全面改善電源 PSRR、噪聲以及瞬態(tài)響應(yīng)。 陶瓷電容器通常是首選，因為它的價格低而且故障模式是斷路，相比之下鉭電容器比較昂貴而且故障模式是短路而不被采用。輸出電容器的 ESR 會影響其穩(wěn)定性，陶瓷電容器具有較低的 ESR，大概為 10 m 量級。采用陶瓷電容時，建議使用 X5R和 X7R 電介質(zhì)材料，這是因為它們具有較好的溫度穩(wěn)定性。圖 5 輸出電容對輸出噪聲值的影響圖 5 和圖 6 分

7、別為輸出電容 Cout 對SGM2007 輸出噪聲和 PSRR 的影響。可見大電容器一般在一定頻率范圍內(nèi)會降低輸出噪聲和提高 PSRR 值。3圖 6 輸出電容對 PSRR 值的影響結(jié)語：為射頻電路選擇 LDO 時，要慎重比較噪聲指標(biāo)和 PSRR，確?；鶞?zhǔn)旁路電容、輸出電容和負(fù)載條件一致。圣邦微電子公司的 SGM2007 低壓差線性穩(wěn)壓器在 10Hz 至 100kHz 頻率范圍內(nèi)的輸出噪聲為 30mV(RMS)，在 1 kHz 的頻率下 PSRR 高達 73dB，它能夠為諸如 RF和發(fā)送器、壓控振蕩器和音頻放大器等對噪聲敏感的模擬電路的供電提供低噪聲、高電源紋波抑制比和快速瞬態(tài)響應(yīng)。并且 SGM2007 的輸