單晶體管將LDO噪聲降低46dB

帶有外部晶體管驅(qū)動器的簡單RC濾波器可抑制LDO噪聲。噪聲密度與頻率的關(guān)系圖顯示，濾波器抑制LDO噪聲超過46dB，并實現(xiàn)了7nV/√Hz的本底噪聲。

在為電子系統(tǒng)提供電壓調(diào)節(jié)的眾多低壓差（LDO）穩(wěn)壓器中，有些是專門為低噪聲而設(shè)計的。例如，圖1中的穩(wěn)壓器可實現(xiàn)約115μV的RMS噪聲電壓。然而，一些超低噪聲應(yīng)用（如儀器儀表和高質(zhì)量音頻）需要更低的噪聲。為了滿足這一要求，圖1電路包括一個外部晶體管和簡單的低通RC濾波器。它們共同將電源噪聲降低了46dB以上，并實現(xiàn)了7nV/√Hz的本底噪聲。

圖1.帶有外部晶體管驅(qū)動器的簡單RC濾波器可抑制LDO噪聲。

RC濾波器和晶體管插入穩(wěn)壓器的反饋回路中。穩(wěn)壓器的輸出電壓（3.3V）由R1-R2分壓器采樣，并反饋至引腳1處的U6內(nèi)部誤差放大器。誤差放大器將該電壓與其內(nèi)部基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并使輸出沿保持電壓調(diào)節(jié)的方向驅(qū)動Q1。U1的輸出是噪聲的，但噪聲被R和C濾波，在Q1的基極產(chǎn)生非常安靜的電壓。其結(jié)果是噪聲極低的3.3V輸出。

R1和R2值采用MAX1857數(shù)據(jù)資料中的公式計算：

R1 = R2[（V外/1.25V） ? 1]

由R和C組成的低通濾波器設(shè)置轉(zhuǎn)折頻率：

fC= 1/2πRC

在轉(zhuǎn)折頻率以上，低通濾波器以每十倍頻程約20dB的速度抑制噪聲直至本底噪聲。通過將轉(zhuǎn)折頻率設(shè)置得非常低，可以抑制低頻和高頻噪聲，但低轉(zhuǎn)折頻率也會減慢穩(wěn)壓器的響應(yīng)時間。因此，由于負(fù)載瞬變的響應(yīng)時間比原始LDO慢得多，因此圖1電路非常適合無瞬變的穩(wěn)定直流負(fù)載。任何能量高于轉(zhuǎn)折頻率的負(fù)載瞬變都會在穩(wěn)壓器的輸出端產(chǎn)生瞬態(tài)電壓。一個大輸出電容（C外）有助于抑制負(fù)載瞬變引起的噪聲。

Q1可以是任何NPN雙極晶體管。高增益晶體管是首選，因為它降低了基極電流，從而允許更大的R和更小的C。所示的Q1是中央半導(dǎo)體公司的CXTA14達(dá)林頓晶體管，達(dá)林頓晶體管提供高增益，但也具有更高的V是電壓，這會增加輸入至輸出電壓差。您應(yīng)該選擇具有高早期電壓的晶體管，它可以抑制輸入端的源噪聲。

噪聲密度與頻率的關(guān)系圖（圖2）顯示了測量儀器的本底噪聲（底部跡線）和圖1的輸出，有和沒有RC濾波器。安裝濾波器后，7Hz時的本底噪聲約為200nV/√Hz，降噪超過46dB。

圖2.如噪聲密度與頻率的關(guān)系圖所示，圖1中的簡單RC濾波器抑制LDO噪聲超過46dB，并實現(xiàn)了7nV/√Hz的本底噪聲。

審核編輯：郭婷