图3. 超低噪声、超低功耗基准电压源(ADP223)
误差放大器噪声
如果使用低噪声基准电压源，则误差放大器将成为总输出噪声的重要来源。基准电压源和误差放大器的噪声贡献不相关，必须通过均方根方法求和。
图4所示为一个具有500 mV基准电压源的2.5 V输出LDO示例。基准电压源的噪声为1μV rms,误差放大器的噪声为1.5μV rms,总噪声为9 μV rms,计算如下：
图4. 基准电压源和误差放大器的噪声贡献(ADP223)。
降低LDO噪声
用于降低LDO噪声的方法主要有两种：
●对基准电压进行滤波
● 降低误差放大器的噪声增益
某些LDO允许使用外部电容来对基准电压进行滤波。事实上，许多所谓的超低噪声LDO都需要使用外部降噪电容来实现其低噪声性能。对基准电压进行外部滤波的缺点是启动时间与滤波电容的大小成比例，图3说明了为什么会如此。连接100 pF电容的节点被引出，以便连接外部电容。
降低误差放大器的噪声增益对启动时间的影响不如对基准电压进行滤波那样大，因而更容易在启动时间与输出噪声之间权衡选择。遗憾的是，对于固定输出LDO,由于无法接入反馈节点，输出噪声一般无法降低。然而，在大多数可调输出LDO中，很容易接入反馈节点。
如果误差放大器的噪声贡献大于基准电压源的贡献，则降低误差放大器的噪声增益可以显着降低LDO的总噪声。确定误差放大器是否是主要噪声来源的一种方法，就是比较特定LDO的固定输出版本与可调输出版本的噪声。如果固定输出LDO的噪声远低于可调输出LDO,则误差放大器是主要噪声源。
图5所示为一个2.5 V输出可调LDO,R1、R2、R3和C1为外部元件。所选的R3用于将放大器的高频增益设置为1.5倍至2倍。某些LDO的相位裕量较低，或者在单位增益下不稳定。所选的C1用于将降噪网络(C1、R1和R3)的低频零点设置在10 Hz至100 Hz范围内，确保1/f区中的噪声得到充分降低。
图5. 降低可调输出LDO的噪声增益
图6显示了降噪(NR)网络对高压可调LDO噪声谱密度的影响。从图6可以看出，在20 Hz至2 kHz范围，噪声性能提高大约3倍(~10 dB)。注意，两条曲线在20 kHz以上融合，这是因为误差放大器的闭环增益达到放大器的开环特性，无法进一步降低噪声增益。
在同一频率范围内，PSRR性能也有改善(更多信息参见"改善PSRR"部分)。
图6. 可调输出LDO的噪声谱密度
LDO数据手册中的噪声规格
通常，LDO数据手册通过两种方式来规定内部噪声：
● 一定带宽内的总积分噪声，用V rms表示(见图7)
●噪声谱密度曲线，噪声与频率的关系用V/Hz表示(见图6)ADI公司数据手册规定10 Hz至100 kHz带宽内的总积分噪声。图7显示了10 Hz至100 kHz带宽内ADP223在不同输出电压下的总均方根噪声与负载电流的关系。
通常而言，轻负载下的均方根噪声较低，因为LDO的带宽随着静态电流而降低。当负载电流达到数mA时，LDO以全带宽工作，噪声不随负载而变化。
图7. 均方根噪声与负载电流和输出电压的关系(ADP223)
图8所示为ADP223的噪声谱密度图，它显示了10 Hz至100 kHz频率范围内噪声谱密度随输出电压的变化情况。
在该带宽内对此图中的数据进行积分可得到均方根噪声。
对于任意频率范围，可以使用以下公式来估算均方根噪声：
其中：
BW = NFU -NFL
NFL为频率下限时的噪声(单位μV/&radIC;Hz)。
NFU为频率上限时的噪声(单位μV/√Hz)。
例如，对于图8中的1.2 V输出，10 Hz至100 Hz范围内的均方根噪声约为：
噪声谱密度测量在足够高的负载电流下进行，确保LDO以全带宽工作，但又不能过高，以至于引起严重的自热效应。对于最大输出电流为1 A或以下的大多数LDO,10 mA较为适当。
图8. 噪声谱密度与输出电压的关系(ADP223)
降低LDO噪声
用于降低LDO噪声的方法主要有两种：
●对基准电压进行滤波
● 降低误差放大器的噪声增益
某些LDO允许使用外部电容来对基准电压进行滤波。事实上，许多所谓的超低噪声LDO都需要使用外部降噪电容来实现其低噪声性能。对基准电压进行外部滤波的缺点是启动时间与滤波电容的大小成比例，图3说明了为什么会如此。连接100 pF电容的节点被引出，以便连接外部电容。
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