开关纹波噪声
本部分依据基波和谐波理论先容降压转换器输出纹波打算公式。根据开关稳压器拓扑构造和基本操作，纹波始终是开关稳压器中的紧张噪声，由于峰峰值电压幅度一样平常为几mV到几十mV。它应被视为周期性且可预测的旗子暗记。如果以固定开关频率事情，则在时域中通过示波器，或在频域中通过傅立叶分解，很随意马虎将其识别并进行丈量。
图1所示为范例的降压稳压器。两个开关交替接通和断开，因此SW节点电压VSW是一个空想的方波，此特性进而通报到占空比和输入电压。VSWVSW可以用下面的公式表示：
个中：
VIN为输入电压。D为占空比；对付降压稳压器，其即是 VOUT/VIN
VIN 确定后，The VSW基波和谐波身分仅取决于占空比。图2显示了与占空比干系的 VSW基波和谐波幅度。当占空比靠近一半时，纹波幅度以基波为主。
降压稳压器输出LC级通报函数如下：
个中，L为输出电感值，DCR为电感电阻值，CL为电感并联电容值。
COUT为输出容量值。ESL为电容串联电感值。ESR为电容串联电阻值。
因此，VOUT可表示如下：
为了简化打算，我们假设输出LC级为20 dB/十倍频程，然后是与占空比干系的VOUT纹波基波和谐波幅度，如图3所示。当占空比靠近一半时，三次或奇数次谐波将高于偶数次谐波。由于LC抑制，较高的谐波将具有较低的幅度，并且与总纹波幅度比较，其比例非常小。同样，基波幅度是开关稳压器输出纹波中的紧张身分。
对付降压稳压器，基波幅度与输入电压、占空比、开关频率和LC级有关；但是，所有这些参数都会影响运用哀求，如效率和解决方案尺寸等。为了进一步降落纹波，建议增加后置滤波器。
宽带噪声
开关稳压器中的宽带噪声是输出电压上的随机幅度噪声。它可以用全体频率范围内的噪声密度来表示，单位为 V/√Hz z，或用Vrms来表示，其与频率范围内的密度不可分。由于硅工艺和基准电压源滤波器设计的限定，宽带噪声紧张位于开关稳压器的10Hz至1MHz频率范围内，在低频范围内很难通过增加滤波器来将其降落。
范例降压稳压器宽带噪声峰峰值幅度电压约为100μV至1000μV，远低于开关纹波噪声。如果利用额外的滤波器来降落开关纹波噪声，则宽带噪声可能成为开关稳压器输出电压的紧张噪声。图4显示了当没有额外滤波器时，降压稳压器输出噪声的紧张来源是开关纹波。图5显示了当利用额外滤波器时，输出噪声的紧张来源是宽带噪声。
为了识别和剖析开关稳压器输出宽带噪声，必须得到稳压器掌握方案和模块噪声信息。例如，图6显示了范例的电流模式降压稳压器掌握方案和模块噪声源注入。
对付得到的掌握环路通报函数和模块噪声特性信息，有两种不同的噪声：环路输入噪声和环内噪声。掌握环路带宽内的环路输入噪声会传输到输出，而环路带宽之外的噪声会被衰减。对付开关稳压器，设计低噪声EA和基准电压源至关主要，由于单位反馈增益会保持噪声水平不变，而不是随着输出电压电平增加而提高它。最大的寻衅是找出全体系统中最大的噪声源，并在电路设计中降落该噪声。ADP5014针对低噪声技能进行了优化，采取电流模式掌握方案和一个大略的LC外部滤波器，在10Hz至1MHz频率范围内实现了低于20μVrms的噪声性能。ADP5014的输出噪声性能如图7所示。
高频尖峰和振铃
第三类噪声是高频尖峰和振铃噪声，由于输出电压是由开关稳压器导通或关断瞬变产生的。考虑硅电路和PCB走线中的寄生电感和电容；对付降压稳压器，快速电流瞬变将在SW节点处引起高频电压尖峰和振铃。尖峰和振铃噪声会随着电流负载的提高而提高。图8显示了降压稳压器如何形成尖峰。根据开关稳压器的导通/关断压摆率，最高尖峰和振铃频率将在20MHz至300MHz范围内，受寄生电感和电容影响，输出LC滤波器在抑制方面可能不是非常有效。与上述关于传导路径的所有谈论比较，最差的是来自SW和VIN节点的辐射噪声，由于其频率非常高，输出电压和其他仿照电路会受到影响。
为了降落高频尖峰和振铃噪声，建议采取有效方法履行运用和芯片设计。首先，在终端负载上应利用额外的LC滤波器或磁珠。常日，这会使输出上的尖峰噪声远小于纹波噪声，但会增加更高频率的身分。其次，应屏蔽SW和输入节点的噪声源或让其阔别输出侧及敏感仿照电路，并且屏蔽输出电感。精心布局和布线对设计很主要。第三，优化开关稳压器的导通/关断压摆率，并只管即便减小开关稳压器的寄生电感和电阻，从而有效降落SW节点噪声。ADISilentSwitchr®技能也有助于通过芯片设计降落VIN节点噪声。
开关稳压器PSRR
PSRR反响开关稳压器抑制输入电源噪声传输到输出的能力。本部分剖析低频范围内的降压稳压器PSRR性能。高频噪声影响输出电压紧张是通过辐射路径，而不是通过前面谈论的传导路径。
根据图9所示的降压小旗子暗记图，降压PSRR可以表示如下：
个中：
将旗子暗记模式打算与仿真结果进行比较。小旗子暗记模式是有效的，与仿真结果同等。
T开关稳压器的PSRR性能取决于低频范围内的环路增益性能。开关稳压器的固有LC滤波器可以抑制中频范围（100Hz至10MHz）内的输入噪声。此范围内的抑制性能比LDO PSRR好得多。因此，开关稳压用具有空想的PSRR性能，由于其在低频时具有高环路增益，而固有LC滤波器会影响中频范围。
结论
越来越多的仿照电路，如ADC/DAC、时钟和PLL等，须要干净的能供应高电流的电源。每个器件对不同频率范围内的电源噪声都有不同的哀求和规格。有必要全面理解不同类型的开关稳压器噪声并认知电源噪声哀求，从而设计和实现高效率、低噪声开关稳压器，以知足大多数仿照电路电源的低噪声规格。与LDO稳压器比较，这种低噪声开关办理方案将有更高的功效比、更小的办理方案尺寸和更低的本钱。
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