LDO 环路稳定性及其对射频频综相噪的影响

作者：TI公司 李俊明,  龙云

摘要

相位噪声是时钟、射频频综最为关注的技术指标之一。影响锁相环相噪的因素有很多，比如电源、参考源相噪、VCO 自身的相噪、环路滤波器的设置等。其中，电源引入的低频噪声往往对锁相环的近端相噪有着很大的影响。对于高性能的时钟和射频频综产品，为了获得极低的相噪性能，往往采用低噪声的 LDO 供电。然而，采用不同的 LDO 给频综供电，取得的相噪性能往往会有很大差别，同时，LDO 外围电路设计也会影响到频综的相噪性能。

本文首先简要地介绍了 LDO 的噪声来源及环路稳定性对输出噪声的影响；其次，根据调频理论推导出 VCO 的相位噪声与 LDO 的噪声频谱密度的理论计算关系。在此基础上，为了验证 LDO 噪声对射频频综输出相噪的影响，分别采用 TPS7A8101 和 TPS74401 LDO 评估板给 TRF3765 射频频综评估板供电，对比测试这两种情况下的 TRF3765 相噪曲线；同时，为了验证 LDO 环路稳定性对频综相噪的影响，针对 TPS7A8101 评估板的参考电路做出部分修改，并对比测试了电路修改前后的 TRF3765 输出相噪。

1、LDO 噪声来源及环路稳定性对输出噪声影响

1.1 LDO 噪声来源
LDO 的噪声分为 LDO 内部的噪声和 LDO 外部的噪声。LDO 内部的噪声来自于内部电路的带隙基准源，放大器以及晶体管。LDO 外部的噪声来自于输入。在 LDO 的手册中，PSRR 是表征 LDO抑制外部噪声的能力，但 PSRR 高并不代表 LDO 内部噪声小。LDO 的总输出噪声才是表征 LDO内部噪声抑制的参数，一般在电气特性表里用单位µVRMS 表示，或者在噪声频谱密度图上表示。

131429