LDO（Low Dropout Regulator）是嵌入式系統(tǒng)中廣泛使用的器件，也是最基本的模擬類電源，由于其輸出噪聲小，電路簡單，所以在各種應用中都是不可或缺的器件，其中有一些重要的參數(shù)對電路的性能影響很大，PSRR就是其中的一個，本文以MIC5235-ADJ輸出可調整類型的LDO為例，通過仿真詳細分析一下PSRR的曲線及周邊電路對其有哪些影響，以便在設計中引起注意。

一.LDO的基本概念

首先，我們簡要回顧一下LDO的基本概念，由于LDO本質的結構，導致其效率比較低，在應用中，一般需要保持輸入電壓和輸出電壓有一定的壓差，當壓差越大時，效率就會越低。這里有一個可以做到的最小壓差的指標（Dropout)，會在規(guī)格書中有說明，以MIC5235-ADJ為例，如圖1所示。

圖1 Dropout參數(shù)示例

可以看到，隨著負載電流的增加，這個壓差參數(shù)也會增加，這是一般的特性。在應用中，壓差Dropout參數(shù)越小，則越容易保持輸出電壓不變的前提下降低輸入電壓，提高效率，在電池供電應用中，也更容易提高電池的使用壽命。

圖2 LDO的主要優(yōu)勢

PSRR（Power SupplyRejection ratio）, 它是指LDO對輸入端的AC分量的衰減的參數(shù)，PSRR越大，則紋波及噪聲從輸入端到輸出端的衰減比例越大，如圖3表達式所示。

圖3 PSRR的基本概念及表達式

在LDO相比DC/DC的主要優(yōu)勢中，輸出噪聲低是一個典型的選擇LDO作為電源的供電的原因，而PSRR對輸出噪聲的影響是比較大的，比如當LDO的前級是一個DC/DC電源時，如圖4，所示，DC/DC會給LDO輸入帶來高頻紋波及一些高頻噪聲，此時LDO的PSRR參數(shù)對輸出電壓的紋波及噪聲影響很大，有必要對其詳細分析。

圖4 典型的嵌入式系統(tǒng)電源架構

接下來，我們簡單看一下MIC5235這個高耐壓LDO的基本情況。以下圖5是輸出可調整版本的典型應用框圖，我們設置輸出電壓為9V,輸入電壓為12V,輸出按照150mA電流,輸出電容為2.2uF/5mohm ESR。

圖5 MIC5235-ADJ的典型應用框圖

由于輸出電壓設為9V,按照分壓電阻和參考電壓的關系，我們設置相應的分壓電阻R1,R2，分別為62.58k和10k。

圖6 分壓電阻設置

從MIC5235的規(guī)格書中找到了PSRR的曲線，可以看到如圖6所示，在低頻下PSRR相對比較高，隨著頻率的增加到200k，PSRR逐漸降低，然后又隨著頻率的增加而增加一直到1M，大概是這樣的一個趨勢。

圖6 MIC5235的PSRR曲線

接下來，我們通過仿真的方式，看一下仿真的PSRR和實際規(guī)格書是否一致，另外，再看一下外圍電路變化對其有什么影響。

二.LDO的PSRR基本仿真結果

仿真原理圖很簡單，直接按照規(guī)格書的典型應用電路設置，如圖7所示，根據(jù)PSRR的基本概念，它是輸入到輸出的電壓增益的對數(shù)坐標值，所以我們采用小信號測試的儀器去測試輸入電壓到輸出電壓的增益，在輸入電壓源上施加干擾源。

圖7 MIC5235-ADJ的PSRR仿真

圖8 LDO輸出電壓時域波形

經(jīng)過仿真瞬態(tài)后，LDO輸出電壓,如圖8所示，基本正常，輸出電壓穩(wěn)定在9V.

圖9 MIC5235-ADJ的PSRR增益

從PSRR的仿真結果來看，從低頻10Hz到1k左右，增益基本在42db左右。從1k到50k附近增益逐漸降低，最低達到25db。從50k到10M一直在增大衰減，最大為80db左右(和規(guī)格書曲線基本一致，但由于一些非理想因素略有差異）。

三.LDO的PSRR外圍電路影響因素仿真

接下來，我們看一下外圍電路對LDO的PSRR的影響有多大。以上述仿真結果為比較基準。首先我們修改一下輸出濾波電容的值，由2.2uF改為22uF。

圖10 輸出濾波電容容值增大

圖11 輸出電容容值增大對PSRR的影響

從圖11的仿真結果看，在輸出電容ESR不變的情況下，增大容值后，從3k一直到10M的頻段內，PSRR都有大幅增加，濾波效果很明顯，輸出電壓波形良好，稍有一些過沖。

圖12 輸出電容容值增大時輸出電壓波形

圖13 輸出電容ESR改為1mohm

在保持輸出電容不變的情況下，將ESR電阻從5mohm改為1mohm，依然將初始仿真結果作為參考基準。

圖14 輸出電容ESR減小對PSRR的影響

從圖14仿真結果來看，輸出電容容值不變的情況下，選擇ESR更小的電容，將提高高頻段的衰減。

圖15 輸出電容ESR大幅增加的影響

將ESR大幅度增加，從5mohm變到50mohm，則發(fā)現(xiàn)對高頻段的影響非常大，從600k到10M衰減變小了很多。

圖16 增加前饋電容1n

如圖16，在輸出分壓電阻上增加1n的前饋電容，依然將原始仿真結果作為基準。

圖17 增加前饋電容對PSRR的影響

增加1nF前饋電容后，發(fā)現(xiàn)中頻段，從1k到100k的衰減有大幅度增加。

圖18 增加前饋電容后輸出電壓波形

總結，通過對LDO的PSRR的仿真，我們可以知道,在規(guī)格書給出的PSRR特性曲線基礎上進一步優(yōu)化電路系統(tǒng)的PSRR若干有效的方法，如通過調整增大輸出電容及減小其ESR對中高頻段的PSRR有很大幫助，而通過增加前饋電容，對中頻段的PSRR有很大幫助，在保持環(huán)路穩(wěn)定性的前提下，適當調整外圍電路參數(shù)，有助于進一步改善PSRR的特性。