MAX8887超低噪声LDO实现低噪声性能

在用于调节电子系统中电压的众多低压差（LDO）稳压器中，有些是专门为低噪声操作而设计的。例如，MAX8887低噪声LDO的噪声电压仅为42μV。有效值在 10Hz 至 100kHz 范围内。然而，仪器仪表中所需的超低噪声振荡器等应用需要更低的噪声。为了满足这一要求，图1显示了低噪声元件和滤波的组合，在1kHz时可实现仅6nV/√Hz的输出噪声。

图1.超低噪声LDO，MAX6126将低噪声元件与滤波相结合，实现6nV/√Hz的输出本底噪声。

在图1中，MAX6126 （U1）为基准电压源，其超低输出噪声通过低通滤波器（R1和C1）进一步降低，低通滤波器衰减噪声频率高于其近似0.16Hz截止频率。滤波后的基准电压馈送到误差放大器U2的反相端，该反相端通过p沟道功率FET（M1）和反馈电阻（R2和R3）调节输出电压。R2和R3确定输出电压如下：

R3 = R2[（Vout/2.048V） - 1]

噪声分析的简化图（图2）显示了低通滤波器R1-C1滤波的参考噪声，它极大地衰减了高频噪声（> f3分贝).运算放大器的噪声电流（额定值为0.5fA/√Hz）相对于其电压噪声可以忽略不计。由于基准噪声与运算放大器电压噪声串联，因此它们相加。MOSFET 噪声在 M1 输入端建模。

图2.图1电路的简化图，用于噪声分析。

U2反相端子的噪声等于其同相端子的噪声：

哪里Vn_OUT是LDO的输出噪声，Vn_REF是参考噪声，Vn_OPAMP是运算放大器折合到输入端的噪声，H（f）是R1-C1低通滤波器的传递函数。

如果目标噪声频率远高于滤波器的截止频率，则基准噪声可以忽略不计，LDO的输出噪声只是运算放大器噪声乘以闭环增益。MOSFET 噪声 （Vn_FETs图2）被环路抑制，对输出噪声没有影响。对于环路带宽内的频率，LDO还可以抑制V引入的纹波和噪声电压DD.

MAX6126低噪声LDO的噪声密度与频率的关系图（图3）显示，在1kHz时，噪声性能约为6nV/√Hz。相比之下，典型的低噪声LDO具有更高的噪声密度，例如，MAX8887在1kHz时表现出500nV/√Hz。因此，图1电路比MAX8887低噪声LDO提高了38dB。还显示了测量仪器的本底噪声。

图3.图1中LDO电路的噪声密度与频率的关系图。其噪声性能与MAX8887（典型的低噪声LDO）相媲美。

审核编辑：郭婷