在当今科技飞速发展的时代，射频（RF）技术、计量学等众多领域对于电源的要求愈发严苛，极低噪声的电源电压成为了这些应用场景中的关键需求。例如，锁相环（PLL）、压控振荡器（VCO）和高分辨率模数转换器（ADC）等易受干扰的电路，对电源的噪声水平极为敏感，电源线路上的任何干扰都可能对应用中的信号产生严重影响。本文将深入探讨传统设计方法与一种创新的高集成度设计方案，旨在为敏感的负载提供超低噪声电源。
为了产生极为干净的电源电压，通常会采用由高效开关稳压器和下游线性稳压器组成的电压转换器，如图 1 所示。开关稳压器的作用是将高电源电压（如 24 V）转换为较低的电压（如 3.5 V），然后利用这种低电压为超低噪声线性稳压器供电，终在输出端产生噪声极低的 3.3 V 电压。线性稳压器自身具有极低的噪声水平，其均方根噪声值处于 0.8 μV 区间内，并在 1 MHz 频率下具有高达 76 dB 的电源电压抑制比（PSRR）。这种设置能够有效减少由开关稳压器产生的电压纹波，是一种用于产生超低噪声电压的典型解决方案。
然而，多级分立设计方案在实现过程中存在诸多挑战。开关稳压器的实施需要经过精心优化的印刷电路板（PCB）布局，否则，开关稳压器的快速开关瞬变会作为额外的干扰耦合到输出电压中。为了避免这种情况，需要将线性稳压器布置到距离开关稳压器足够远的位置，但这会导致电源设计占用大量空间。此外，在这类应用中，试图集成开关稳压器电路和线性稳压器的尝试往往以失败告终，原因在于开关过程中的噪声会耦合至终的输出电压。
对于噪声敏感型应用，ADI 公司通过适当的设计成功集成了开关稳压器和线性稳压器。LTM8080 作为 ADI 公司 μModule? 系列中的一款产品，在开关稳压器部分和集成的线性稳压器部分之间提供了内部电磁屏蔽。这种内置屏蔽层能够吸收由开关稳压器部分快速切换的电流所产生的电磁干扰，从而在开关稳压器和线性稳压器集成的情况下，依然能够获得干净且调节的电源电压。
LTM8080 采用尺寸为 9 mm × 6.25 mm 的封装，不仅可以同时产生两个不同的电压，还包含了开关稳压器（包括电感器）和两个超低噪声的线性稳压器。图 3 展示了不同输出电流的噪声密度，LTM8080 能够实现均方根（rms）噪声水平低于 1 μV rms（在 10 Hz 至 100 kHz 之间），相比之下，未经电压调节的锂离子电池电压的典型值为 2.7 μV rms（在 10 Hz 至 100 kHz 之间），这表明 LTM8080 产生的噪声比电池电压产生的噪声要小。
这种高度集成的设计方案不仅带来了更紧凑的设计，使用起来也更加便捷。采用这种解决方案时，电路设计极为简单，无需深入了解开关稳压器的设计和所需的 PCB 布局。对于工程师来说，这大大降低了设计难度和成本，提高了设计效率。
