是否不可能实现低噪声和高效的设计？

当工程师为噪声敏感型系统（如时钟，数据转换器或在测试，测量和无线电应用中使用的放大器）设计电源时，经常遇到的问题是如何使噪声最小化。鉴于不同的人对术语“噪声”有不同的理解，我特此声明，本文中描述的噪声是指电路中的电阻器和晶体管产生的低频热噪声。
通常，您可以将噪声频谱密度曲线的100Hz至100kHz带宽中的噪声（以微伏/平方根为单位）视为积分输出噪声（以均方根为单位）。电源噪声会降低模数转换器的性能并引起时钟抖动。
过去，当为时钟，数据转换器或放大器，DC / DC转换器供电时，相继使用了低压差稳压器（LDO）（例如TPS7A52，TPS7A53或TPS7A54）和铁氧体磁珠滤波器，如图1所示。该设计方法大大降低了电源噪声和纹波，并在负载电流小于2A时保持了良好的性能。
但是，随着负载的增加，LDO中的功率损耗将导致效率和热管理问题。例如，在典型的模拟前端应用中，后调节的LDO将使功率损耗增加1.5W。
是否不可能实现低噪声和高效的设计？不必要。图1：使用DC / DC转换器，LDO和铁氧体磁珠滤波器的典型低噪声架构。
使用低噪声降压转换器替换LDO。防止功率损耗的一种方法是最小化通过LDO的电压。
降低。但是，此方法可能会对噪声性能产生负面影响。
另外，具有较高电流的LDO通常较大，这会增加设计尺寸和成本。确保低噪声而不增加功率损耗的更有效方法是使用低噪声DC / DC降压转换器代替设计中的LDO，如图2所示。
图2：使用低噪声降压转换器（无LDO）我知道您的问题：去除主要的降噪组件如何仍能提供低噪声功率？实际上，许多LDO在带隙基准处都有一个低通滤波器，以最大程度地降低进入误差放大器的噪声。 TPS62912和TPS62913系列低噪声降压转换器使用降噪/软启动引脚连接电容器，并形成具有集成Rf和外部连接CNR / SS的低通电阻/电容器滤波器，如图3所示。
本质上，这种结构模拟了LDO中带隙低通滤波器的性能。图3：具有带隙噪声滤波功能的低噪声降压框图如何减少输出电压纹波？所有的DC / DC转换器都在其开关频率上产生输出电压纹波。
在精密系统中，对噪声敏感的模拟电源轨要求极低的电源电压纹波，以最大程度地减少频谱中的频率杂散。电源电压纹波通常取决于DC / DC转换器的开关频率和电感，输出电容，等效串联电阻和等效串联电感。
为了减少这些组件产生的纹波，工程师通常使用LDO和/或小的铁氧体磁珠和电容器来形成π型滤波器，以最大程度地减小负载纹波。 TPS62912和TPS62913等低纹波降压转换器集成了铁氧体磁珠补偿和遥感反馈功能，以充分利用铁氧体磁珠滤波器。
通过使用铁氧体磁珠和附加输出电容器的电感，消除了输出电压纹波中的高频分量，并将纹波减小了约30dB，如图4所示。图4：使用前的输出电压纹波铁氧体磁珠滤波器（a）;使用铁氧体磁珠滤波器后的输出电压纹波（b）结论通过集成降低系统噪声和纹波的特性，低噪声降压转换器可帮助工程师实现不使用LDO的低噪声电源解决方案。
当然，不同的应用需要不同的噪声水平，并且不同的输出电压需要不同的性能。因此，您只能为您的设计选择合适的低噪声架构。
如果要简化对噪声敏感的模拟电源的设计，减少功耗并减小总体设计尺寸，请考虑使用低噪声降压转换器。