文献综述（或调研报告）：
低噪声的LDO的对噪声敏感电路如ADC、锁相环、数模混合信号电路、射频片上设计系统的电路的电源管理十分重要[1]。LDO的主要噪声源有带隙参考源噪声，分压和反馈电阻噪声，误差放大器的噪声，以及传输晶体管的噪声[2]。而典型电子器件的噪声谱为：低频段与频率成反比的1/f噪声，中频段的热噪声和散粒噪声，热噪声和散粒噪声都是白噪声，高频段的高频分配噪声[2][3]。带隙参考源、分压电阻、反馈电阻的噪声主要是热噪声，误差放大器和传输晶体管对LDO输出噪声的主要贡献部分是1/f噪声。滤除带隙参考源和比例放大器的噪声通常采用的方法是用截止频率极低的低通滤波器滤除，文献[1][4][5]都是采用的这种方法，文献[4]采用由大电容和偏置电流纳为安培级的MOS管沟道电阻（达到G欧姆）组成的RC低通滤波器滤除带隙参考源和比例放大器的噪声，该低通滤波器的截止频率极低，达到了0.1Hz。文献[5]为了用小电容实现较大的时间常数，采用了电容放大电路，文献[1]采用开关RC滤波器，通过一个极小的时钟的占空比，实现了较大的等效时间常数，进而得到极低的截止频率。
误差（运算）放大器和传输晶体管的噪声主要是闪烁噪声和热噪声，不少LDO没有对这一级噪声进行处理，而是直接采用专门设计的低噪声运放。对多级运放，每级的噪声等效到输入端的时候要除以前级的增益，因而二三级的噪声等效到输入级非常微小，可以忽略不计，最主要的噪声来源是第一级，低噪声的运放的第一级的增益一般很高，减小了等效输入噪声电压。并且双极工艺受闪烁噪声的影响要比 MOS 工艺小得多，所以双极结构容易实现较小噪声[6]。BJT的噪声来源于集电极和基极电流产生的散粒噪声，基极电流产生的闪烁噪声，以及基极电阻产生的热噪声。要减小双极型运放的噪声就要减小BJT的噪声[7]。低噪声双极型运放的设计从工艺、器件、电路结构等多方面考虑，为了实现低噪声，一般在第一级采用电阻负载，电阻负载只有热噪声，比有源负载的在噪声小[6]。目前的文献几乎都把FET的噪声分成两部分，本征噪声和外部寄生噪声。在低频时，本征部分存在散粒噪声和I/f噪声，频率增加时散粒噪声和1/f噪声均被略去。而外部寄生部分几乎都是相互独立的热噪声，与频率无关。低频时，外部寄生噪声可忽略，但随着频率的增加，寄生部分的影响越来越明显[3]。低噪声折叠式MOS运算放大器的设计传统是采用斩波技术[1]。斩波技术的思想是通过调制和解调，将低频噪声和失调电压调制到高频处，再经过滤波处理来消除其影响，是一种连续时间方法[8]。斩波会在斩波频率上产生谐波纹波，运用陷波滤波器可以滤除斩波频率处以及斩波频率的谐波纹波。对误差放大器的噪声处理，一般的思路仍旧是采用低通滤波器，文献[9]没有对比例放大器和带隙参考源的噪声进行处理，而只在输出级加上一级RC低通滤波，最后噪声在1KHz到100KHz频带内被降至34.94rms，。目前国内外噪声性能较好的LDO在10Hz到100KHz频带范围内噪声为10~20微伏rms.文献[1]运用了多种噪声滤除方法，LDO输出级噪声在10Hz到100KHz频带内被降到了14.95微伏rms。对于偏置电路的噪声的处理方法，大多采用无源RC滤波器，因为这不是LDO输出噪声的主要贡献源。总体来看，低噪声LDO的设计思路大致相同，对带隙参考源和比例放大器的噪声一般采用一个截止频率极低的RC滤波器滤除，而处理误差放大器的噪声一般直接采用低噪声的运放，或者在输出级再加一级低通滤波器，然后再跟电压跟随器。如何保证输出级不增加额外的噪声是一个比较关键的问题。
参考文献：
- Magod R , Suda N , Ivanov V , et al. A Low-Noise Output Capacitorless Low-Dropout Regulator With a Switched-RC Bandgap Reference[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2017, 32(4):2856-2864.
- Noise Sources in Low Dropout (LDO) Regulators ，2011
- 刘章文. 微波BJT/FET器件噪声特性测量的研究.
- Mannama V, Sabolotny R, Strik V. Ultra low noise low power LDO design[C]//Electronics Conference, 2006 International Baltic. IEEE, 2006: 1-4.
- Wang J , Jiang J . Ultra-low noise and high PSR LDO design[C]// IEEE International Conference on Asic. IEEE, 2013.
- 范国亮. 一种高精度低噪声运算放大器的设计.
- 何峥嵘. 运算放大器电路的噪声分析和设计.
- 欣晓宁，张磊. 一种采用斩波技术的CMOS带隙基准电压源.
- 宋飞，蔡俊，李杨，王飞. 射频LNA的低噪声LDO电源设计.
资料编号：[180226]
