LDO环路稳定性及其对射频频综相噪的影响

根据经典调频系统理论，调制指数β由式（3）来表示

对于电源噪声调制，式中的频率背离（Frequency Deviation）可由下式得到

式中，Kpush是VCO的电源推压指数，它表征的是VCO对电源噪声波动的灵敏度，单位用MHz/V来表示；A是电源噪声信号幅度。

对于采用LDO供电的射频频综来说，通常用LDO的指定频率偏移的频谱噪声密度Sldo（f）（Noise Spectrum Density）来表征电源噪声，由于它是一个RMS电压值，所以式（4）可以表示为



式中，f是相应的频率偏移。

由不同频率成分噪声调制到载波输出引起的单边带噪声，由下式表示


由式（8）可见，对于给定的VCO，由于Kpush是一个确定的值，因此由LDO噪声引起的VCO输出相噪是由LDO的噪声频谱密度（Noise Spectrum Density）决定的。

3、采用不同LDO进行射频频综供电对比测试

3.1TPS7A8101/TPS74401频综供电对比测试

TPS7A8101和TPS74401是TI推出的两款高性能LDO芯片。与TPS74401相比，由于具有更高的环路增益和带宽，TPS7A8101具有更高的电源噪声抑制比（PSRR）；然而，由于具有更好的系统稳定性，TPS74401拥有更低的噪声频谱密度（NSD），如下图8所示。

下面我们分别采用TPS7A78101和TPS74401评估板对TRF3765评估板进行供电，比较两者的输出相噪。测试设置如下图9所示，LDO的输入5V电源由Agilent E3634提供，通过LDO评估板后转变成3.3V给TRF3765供电。TRF3765采用评估板上自带的61.44MHZ晶振作为参考输入，输出频率为2.28GHz.TRF3765的射频输出连到R FSQ8相噪分析仪上测试相应的相噪曲线。

两者对比测试结果如下图10所示，

由上图看见，采用TPS7A8101供电，TRF3765在整个积分区间内（1KHz~10MHz）的RMS抖动为0.62ps；而TPS74401的RMS抖动仅为0.44ps.

3.2 TPS7A8101输出电路优化及其对频综相噪的影响

TPS7A8101评估板初始原理图如图11所示，由上节的测试结果可知，采用该电路给TRF3765供电，RMS抖动为0.62ps.