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LDO输出噪声对VCO相噪的影响

2021/10/14
1283
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01

LDO噪声[1]

和信号的相位噪声一样,LDO的噪声在频谱上并非平均分布,同样的,LDO噪声和相位噪声也类似,计算的都是1Hz里面的能量。

LDO的噪声功率密度的单位为W/Hz,将其开根号,如下式所示,即得到我们在LDO器件手册上看到的单位

LDO的噪声功率谱密度与频率相关,如下图所示。所以,和相噪一样,表征时,需要标注频偏。

02

LDO输出噪声对VCO相噪的影响

(1)理论分析

VCO对电源波动的灵敏度定义为VCO推压(Kpushing)。测量VCO推压时,一般在Vtune引脚施加直流调谐电压,改变VCO的供电电压并测量频率变化。推压系数是频率变化与电压变化之比,单位为Hz/V。

LDO的输出噪声引起的相位变化可由下式表示:

频域表示为:

则1Hz带宽内的单边带功率谱密度为:

以dB表示如下:

这边的单边带功率谱密度的推算可以参照VCO输出端的分频器对相噪和杂散的影响文中的推算。只不过需要注意的是,VLDO(f)是RMS值。所以在计算单边带功率谱密度时,分母上是2而非4。

考虑VCO的供电电源对其输出相噪的影响,VCO的相噪为:

其中LLDO和LVCO都为dB值。上面的公式即为功率由dB值换成线性值,然后再叠加。

VCO在锁相环中,其传输函数表现为高通的形式,LDO噪声最终是反应到VCO相噪上,亦表现出高通形式。所以,上述公式仅适用于大于PLL环路带宽的频率偏移。

由以上公式,若知道PLL相应频偏处的指标要求、VCO的推压系数、VCO相应频偏处的相噪,即可求得所要求的LDO的输出噪声指标。

据文献[3]讲,该公式计算出来的结果与测试结果比较吻合。

(2)仿真软件

ADI的仿真软件ADIsimPLL上,没有把供电噪声对PLL的影响考虑在内。如下图所示。

 

Hittite的仿真软件上有,不过,自从Hittite被ADI收购了后,要找到Hittite软件还是比较不容易的,因为被藏在深处,不被ADI主推了。

不过从操作界面上来看,还是ADIsimPLL比较友好,所以希望哪天ADIsimPLL把power supply noise对PLL性能的影响也考虑进去。

文献:

[1]C Basso. Get the best from your low-dropout regulator

[2] Austin Harney,Grzegorz Wawrzola. PLL的电源管理设计

[3]CN-0147 利用低噪声LDO调节器ADP150为ADF4350 PLL和VCOV供电以降低相位噪声

PS:如果想要HITTITE的PLL仿真软件,可以发消息“HITTITE的PLL仿真软件下载”,以获取。不包括双引号啊。

ADI

ADI

亚德诺半导体全称为亚德诺半导体技术有限公司(analog devices,inc.)简称ADI。是一家专营半导体传感器和信号处理ic的卓越的供应商,ADI将创新、业绩和卓越作为企业的文化支柱,并基此成长为该技术领域最持久高速增长的企业之一。ADI是业界卓越的半导体公司,在模拟信号、混合信号和数字信号处理的设计与制造领域都发挥着十分重要的作用。

亚德诺半导体全称为亚德诺半导体技术有限公司(analog devices,inc.)简称ADI。是一家专营半导体传感器和信号处理ic的卓越的供应商,ADI将创新、业绩和卓越作为企业的文化支柱,并基此成长为该技术领域最持久高速增长的企业之一。ADI是业界卓越的半导体公司,在模拟信号、混合信号和数字信号处理的设计与制造领域都发挥着十分重要的作用。收起

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