01、LDO噪聲[1]
和信號(hào)的相位噪聲一樣,LDO的噪聲在頻譜上并非平均分布,同樣的,LDO噪聲和相位噪聲也類(lèi)似,計(jì)算的都是1Hz里面的能量。
LDO的噪聲功率密度的單位為W/Hz,將其開(kāi)根號(hào),如下式所示,即得到我們?cè)贚DO器件手冊(cè)上看到的單位。
LDO的噪聲功率譜密度與頻率相關(guān),如下圖所示。所以,和相噪一樣,表征時(shí),需要標(biāo)注頻偏。
02、LDO輸出噪聲對(duì)VCO相噪的影響
(1)理論分析
VCO對(duì)電源波動(dòng)的靈敏度定義為VCO推壓(Kpushing)。測(cè)量VCO推壓時(shí),一般在Vtune引腳施加直流調(diào)諧電壓,改變VCO的供電電壓并測(cè)量頻率變化。推壓系數(shù)是頻率變化與電壓變化之比,單位為Hz/V。
LDO的輸出噪聲引起的相位變化可由下式表示:
頻域表示為:
則1Hz帶寬內(nèi)的單邊帶功率譜密度為:
以dB表示如下:
這邊的單邊帶功率譜密度的推算可以參照VCO輸出端的分頻器對(duì)相噪和雜散的影響文中的推算。只不過(guò)需要注意的是,VLDO(f)是RMS值。所以在計(jì)算單邊帶功率譜密度時(shí),分母上是2而非4。
考慮VCO的供電電源對(duì)其輸出相噪的影響,VCO的相噪為:
其中LLDO和LVCO都為dB值。上面的公式即為功率由dB值換成線性值,然后再疊加。
VCO在鎖相環(huán)中,其傳輸函數(shù)表現(xiàn)為高通的形式,LDO噪聲最終是反應(yīng)到VCO相噪上,亦表現(xiàn)出高通形式。所以,上述公式僅適用于大于PLL環(huán)路帶寬的頻率偏移。
由以上公式,若知道PLL相應(yīng)頻偏處的指標(biāo)要求、VCO的推壓系數(shù)、VCO相應(yīng)頻偏處的相噪,即可求得所要求的LDO的輸出噪聲指標(biāo)。
據(jù)文獻(xiàn)[3]講,該公式計(jì)算出來(lái)的結(jié)果與測(cè)試結(jié)果比較吻合。
(2)仿真軟件
在ADI的仿真軟件ADIsimPLL上,沒(méi)有把供電噪聲對(duì)PLL的影響考慮在內(nèi)。如下圖所示。
Hittite的仿真軟件上有,不過(guò),自從Hittite被ADI收購(gòu)了后,要找到Hittite軟件還是比較不容易的,因?yàn)楸徊卦谏钐?,不被ADI主推了。
不過(guò)從操作界面上來(lái)看,還是ADIsimPLL比較友好,所以希望哪天ADIsimPLL把power supply noise對(duì)PLL性能的影響也考慮進(jìn)去。
文獻(xiàn):
[1]C Basso. Get the best from your low-dropout regulator
[2] Austin Harney,Grzegorz Wawrzola. PLL的電源管理設(shè)計(jì)
[3]CN-0147?利用低噪聲LDO調(diào)節(jié)器ADP150為ADF4350 PLL和VCOV供電以降低相位噪聲