很多硬件工程师第一次接触LDO的PSRR参数时都会遇到一个尴尬场景规格书上画着一条很好看的曲线低频能到70dB以上看起来对输入纹波压制得死死的可自己拿示波器在板子上实测怎么算都对不上甚至只有二三十个dB。问题不一定出在LDO本身更多时候出在测量方法上。PSRRPower Supply Rejection Ratio纹波抑制比这个参数说穿了就是LDO把输入纹波衰减到输出端的能力单位是dB。单纯测一个比值并不难难的是在不同的频率点上、在复杂的电源环境下让测试结果真实、稳定、可复现。这篇文章我会从测量原理讲起把三种从易到难的测量方法都拆开揉碎第一种用示波器直接读Vpp适合快速粗测和入门第二种用示波器的FFT功能普通实验室没有频谱仪也能把频率扫到百kHz级别第三种用频谱分析仪或网络分析仪这才是最接近厂商规格书标称值的玩法。无论你是画板子的电源工程师还是专门做LDO选型测试的硬件测试工程师或者是正在做课程设计的学生这篇文章都适合收藏。你不需要一次看完可以先从自己能上手的方法开始再逐步往更精密的方案靠。1. 开聊之前PSRR这个参数到底在说什么1.1 为什么LDO明明叫线性稳压器纹波还是会漏过去LDO的核心是一个调整管通常是MOSFET或三极管加一个误差放大器原理上它通过负反馈环路不断检测输出电压和内部基准电压的差值再调整调整管的阻抗让输出电压稳定在一个固定值。你可能觉得按照这个逻辑不管输入端怎么波动输出都应该纹丝不动才对。但现实中做不到原因是这个负反馈环路是有带宽的误差放大器也有有限的增益和响应速度。打个比方LDO就像一个非常尽职的门卫他一直在盯着房间里的温度变化但每隔一小段时间才看一眼温度计然后慢悠悠地去调空调。如果外面的温度每分钟变一次他能跟上如果外面温度每秒钟变一百次他还没来得及反应下一次变化又来了。这时候房间里温度就会跟着外面一起波动只是幅度小很多。输入纹波的频率越高门卫的反应越跟不上纹波从输入端漏到输出端的比例就越大。这也是PSRR曲线随着频率升高一路下降的根本原因。从原理上还能延伸出一个结论LDO的环路增益越高、单位增益带宽越宽PSRR的高频表现通常就越好。而输出电容本身也会和LDO的输出阻抗构成一个低通滤波器对高频纹波有额外压制。所以你会发现同一颗LDO换一个ESR、容值差别很大的输出电容PSRR曲线测出来完全不一样。这不是测试仪器的问题是电容在参与环路工作。1.2 PSRR的真正定义与计算公式PSRR的定义在行业内有两种表达方式一种是从误差放大器的角度定义的电压增益比一种是我们工程中最常用的输入到输出的纹波传递关系。后者更容易理解也更容易测量。对于一个给定的正弦波输入纹波信号PSRR就是输入纹波幅度除以输出纹波幅度再取对数乘以20。PSRR(dB) 20 * log10( Vin_ripple / Vout_ripple )举个具体例子如果输入纹波是200mVpp输出纹波是2mVpp那么PSRR 20 * log10(200 / 2) 40dB。如果输出纹波能压到0.2mVpp那就是20 * log10(200 / 0.2) 60dB。这里要注意两点。第一输入纹波和输出纹波必须是同一个频率下的正弦信号如果你直接拿示波器读宽带Vpp测量结果会被噪声和其他频段的杂散信号污染。第二PSRR理论上还有相位信息但工程上绝大多数场景只关心幅度所以我们测到的是幅频响应。相位对环路稳定性分析有意义但不是本文的重点。1.3 测试条件口径不一致对比前先确认这四点我见过不少人拿一颗LDO的实测PSRR去和另一颗LDO的规格书曲线比较结果发现差得很离谱然后怀疑自己的测试方法有问题。其实更多时候是测试条件不一致。规格书上标注的PSRR曲线通常会明确写出四个关键条件输出电流、输入输出电压差dropout margin、输出电容容值和类型、输入纹波幅度。任何一个变了曲线都可能整体平移。输出电流直接影响LDO的环路增益和调整管工作点。负载电流越大某些LDO的环路增益和带宽会发生变化PSRR曲线也会随之变化。输入输出电压差也很关键如果压差太小调整管进入饱和/线性区边缘环路可能失去部分调整能力PSRR会明显下降而且纹波稍微大一点就可能引发周期性跌落。所以在测试时不要随便选一个压差最好先确认你关心的应用场景然后保持条件一致。输出电容的影响就更明显了尤其是高频段。有些LDO对输出电容的ESR有严格要求比如必须用钽电容或特定容值如果你随意换上一颗低ESR的MLCCPSRR测试结果可能出现高频段的明显变化甚至异常峰值。建议测试时按照LDO数据手册推荐的输出电容来选而不是随便找一颗手边的电容。输入纹波幅度也要保持适中一般建议设置在100mVpp到500mVpp之间。太小了容易被噪底淹没太大则可能把LDO推出正常工作区。2. 通用测试平台搭建测量夹具决定数据上限2.1 输入注入网络直流源与信号源怎么共存测量PSRR你需要在LDO输入端叠加上一个直流电压和一个正弦交流纹波。听起来简单实际连接时会遇到一个很头疼的问题直流电源的输出端通常有大容量输出电容交流阻抗极低信号发生器输出的正弦波会被这个电容短路掉还没到LDO输入就被泄放到地。反之信号发生器输出端如果有直流通过也可能损坏内部衰减器和放大器。解决的办法是做一个注入网络把直流源和交流源在LDO输入节点汇合但互相之间要隔离。经典的拓扑是直流电源通过一个隔离电感或电阻接到LDO输入端信号发生器通过一个隔直电容接到同一个节点。直流源输出端对交流信号呈现高阻不会灌走交流纹波信号发生器被电容隔直不会有直流电流倒灌。低频测量时100Hz到1kHz隔离电感要小心。一个1mH的电感在100Hz时感抗只有0.6欧姆左右根本起不到隔离作用直流源的输出电容会直接把信号源的交流纹波短路掉。遇到这种情况我会把电感换成电阻比如10到100欧姆的功率电阻。欧姆值越大隔离效果越好但直流压降也越大需要适当提高直流源的输出电压来补偿。要注意电阻本身的寄生电感很小对高频隔离反而不利所以比较严谨的做法是低频用电阻高频用电感或者用市售的宽带Bias Tee作为注入网络。Bias Tee其实就是把隔直电容和偏置电感集成在一起的小盒子从几kHz到几GHz都能保持较好的隔离和耦合特性是频谱仪法测量高频PSRR的利器。隔直电容的选择同样有讲究。用1uF电容做耦合在100Hz时的容抗大约1.6k欧姆信号源50欧姆源阻抗串联上这个电容实际到达输入端的信号会衰减不少。要让低频段也有足够注入幅度耦合电容尽量选大一些比如10uF到100uF。大电容也有缺点高频时如果自身等效串联电感ESL大反而会把高频信号挡住所以一些测试平台上会用一大一小两个电容并联分别覆盖低频和高频。2.2 负载与输出电容的选择输出负载的选择我踩过不少坑。早期为了省事直接拿电子负载接在LDO输出端结果测PSRR时高频段的数据毛刺特别多曲线忽高忽低。后来排查发现电子负载内部的开关管和恒流电路本身就会引入开关噪声和电流波动这些噪声叠加到LDO输出端把微弱的纹波测量完全污染了。如果你的电子负载工作在CC恒流模式内部通常有一级开关变换器或线性调整管无论哪种都会产生额外的噪声和一定的输入阻抗扰动。为了保证测量的是单纯的LDO纹波抑制能力最稳妥的办法是使用功率电阻作为负载比如铝壳电阻或线绕电阻。通过欧姆定律计算负载电流I_out V_out / R_load。想要100mA负载电流输出3.3V的话就选33欧姆的功率电阻功率至少0.5W以上建议留两倍裕量。输出电容一定要放在LDO输出引脚附近并且测量探头要从输出电容两端取信号而不是从远处的负载端取。原因很简单输出电容是LDO稳定性和高频纹波衰减的关键元件纹波电压在电容两端表现得最典型。如果从负载端走线取信号走线电阻和电感会引入额外的压降和相移导致测试结果偏离真实情况。输入端的注入和测量节点也同理尽量短、粗、靠近引脚。2.3 探头和测量前端最容易毁数据的一环多数人喜欢把示波器探头往板子上一夹就开始测但PSRR测量对探头的要求比一般电源纹波测量还要苛刻。普通无源探头标配的那根长地线鳄鱼夹在几十MHz频率下就是一个天线地线夹的等效电感会与示波器输入电容形成谐振甚至在几百MHz处产生明显的振铃。用来测高频PSRR时输出纹波本来就小到mV甚至uV级别噪声一进来数据就没法看了。更可靠的做法是给探头换上极短的地线弹簧针或者如果条件允许用差分探头替代单端探头。差分探头的好处是能同时抑制共模干扰更重要的是它不需要接地回路对高频小信号测量友好得多。另外探头本身有一个衰减比开关1x和10x差别很大。1x在示波器端输入阻抗通常只有1M欧姆但带宽很低一般6MHz左右而且探头的寄生电容更大10x虽然输入阻抗更高、带宽更宽但信号会衰减10倍对示波器底噪要求更高。测量PSRR时输出端纹波往往很小如果示波器底噪本身有几百uV用10x档位会把信噪比进一步拉低所以需要综合判断。还有一个细节是探头的阻抗匹配。示波器的输入阻抗一般是1M欧姆并联十几pF电容高频时这个电容会造成负载效应尤其当被测节点输出阻抗较高时分压作用会明显改变测量幅度。如果需要更准确的绝对幅度测量可以考虑用50欧姆阻抗的BNC电缆直接连接到示波器或频谱仪但要注意50欧姆负载会拉低LDO输出端的直流电压和负载条件通常需要额外串一个电容隔直或者只在交流耦合状态下使用。2.4 三种测量方法的适用对比正式开始讲三种方法之前先放一张对比表方便你根据手头仪器和测试目标选择合适方案。测量方法核心仪器可行频率范围测量精度适合场景示波器直接读Vpp双通道示波器 信号源 直流源100Hz~100kHz低适合粗测入门学习、快速确认LDO是否正常示波器FFT法带FFT示波器 信号源 直流源100Hz~1MHz受ADC位数限制中等能挖出弱信号无频谱仪时的宽频扫查频谱仪/网络分析仪法频谱仪 跟踪源/网络分析仪 Bias Tee100Hz~几十MHz取决于仪器高最接近规格书规格书对标、量产验证、严谨测试频率范围不是绝对的和具体仪器性能强相关但大方向是这样。示波器直接读Vpp受限于示波器的垂直分辨率和底噪当输出纹波小到1mVpp以下时误差会非常大。FFT法能显著改善信噪比但示波器ADC的有效位数通常只有8位左右FFT动态范围有限。频谱分析仪的中频滤波器窄带能力强动态范围能达到80dB以上所以能测的值更准、范围更宽。3. 方法一示波器直接读Vpp快速但只适合低频3.1 接线与仪器设置第一种方法最直观适合第一次接触PSRR测量时快速上手。你需要一台双通道示波器、一台信号发生器、一台直流电源加一个自制注入网络。接线顺序是直流电源输出串联一个隔离电阻低频用比如22欧姆/2W接到LDO输入信号发生器输出串联一个10uF电容也接到同一个LDO输入节点LDO输出端按规格书要求接好输出电容和电阻负载。这里有个很关键的步骤先不接信号源只让直流源给LDO供电用万用表确认LDO输出正常负载电流也正确。然后把示波器两个通道都切到AC耦合CH1接到LDO输入端注意是输入电容两端CH2接到LDO输出端输出电容两端。两路探头都用手动设定衰减比确保探头上的开关和示波器通道设置一致否则后面读取的幅度值直接乘10倍差异。信号发生器设为正弦波先输出一个100Hz、200mVpp的信号。通过隔直电容到达LDO输入端后实际幅度会和信号源面板显示不一致这是正常的以示波器CH1实际读到的Vpp为准。然后调整直流源的电压让LDO的输入直流电压等于输出电压加上你希望的压差比如1V并且在加入200mVpp纹波后输入电压最低点仍然高于LDO的最小正常工作电压。例如Vout3.3V选择Vin4.3V加上200mVpp纹波后最低约4.2V还有0.9V压差余量足够让LDO工作在正常线性区。3.2 手动扫描频率与数据处理设置好初始条件后就可以开始扫频。建议把频率点按照十倍频程来取比如100Hz、200Hz、500Hz、1kHz、2kHz、5kHz、10kHz、20kHz、50kHz、100kHz。每个频率点先调节信号源输出幅度保证输入端示波器读到的Vpp稳定在设定的参考值附近比如200mVpp。然后分别记录CH1和CH2的Vpp。用示波器测量时打开峰值检测或者波形平均模式。平均次数建议设置成32或64次可以明显降低随机噪声。带宽限制推荐打开20MHz可以有效滤掉高频杂散干扰但注意如果你测的频率已经接近20MHz这个限制就不适用了。数据记录可以用表格形式比如频率输入纹波Vpp输出纹波VppPSRR(dB)100Hz200mV0.6mV50.51kHz200mV1.2mV44.410kHz200mV5.0mV32.0100kHz200mV40mV14.0计算时直接代入公式20 * log10(Vin / Vout)用电子表格算就行别手动开方。这里注意如果输出纹波读数已经接近示波器底噪比如读出来0.2mV但示波器自身噪底就有0.5mV那这个数据就不可信了。你会看到一个奇怪现象输出纹波不再随频率单调变化而是在某个频点附近突然变大变小这往往是测量误差在地板上跳舞。3.3 方法一的典型特征与局限性方法一在低频段是非常有效的。100Hz到1kHz范围内LDO的环路增益高输出纹波通常很小但输入信号源在这个频段的输出比较稳定示波器直接读Vpp基本够用。从1kHz往上输出纹波可能衰减到一个比较小的水平普通入门示波器底噪大概在0.5到1mVpp当输出纹波接近这个数值时测量结果会严重失真PSRR的位数无论如何也上不去。所以方法一最适合做的事情是快速判断一颗LDO是不是正常如果你在100Hz处测出来PSRR只有十几dB那LDO很可能工作异常比如压差不够、输出电容没接对、负载电流异常等。但如果要做频率扫描和量化对比方法一只能作为起点建议直接跳到方法二或方法三。4. 方法二示波器FFT法普通实验室也能测宽频4.1 FFT测PSRR的原理把信号从噪底里挖出来方法一的最大瓶颈是意输出信号太小时示波器时域波形完全被噪声淹没。FFT的优势在于它把幅度分布在所有频率上的噪声和集中在一个特定频率上的正弦信号区分开。随机噪声的频谱近似均匀分布而正弦波的频谱能量集中在单根谱线上只要FFT的噪底足够低即使正弦波峰值比时域噪声小很多也能在频域中被识别出来。这就好比在一个大广场上几百个人同时聊天噪声你很难听清远处一个人的声音信号。但如果那个人一直在吹一个固定频率的哨子你用一台只能识别这个频率的耳机去听还是可以把他从人群中分辨出来。示波器的FFT就是这个耳机中心频率对准信号源频率窄带提取信号幅度。实际测量PSRR时不再直接读Vpp而是分别看输入信号和输出信号在目标频率处的FFT谱线幅度。这里用RMS值或dBV值都可以只要两侧的单位一致就行。两个谱线的幅度差就是PSRR值。4.2 示波器FFT参数设置关键点不同品牌的示波器FFT界面差别挺大但核心参数是一样的采样率、时间窗口长度、窗函数、平均次数。这些参数决定了FFT的频率范围和频率分辨率。首先保证采样率至少是目标最高频率的2.5倍以上比如要测到500kHz采样率最好设置在2MSa/s以上。示波器通常会根据时基自动设置采样率时基越慢采样率越低所以想测高频信号时基就不能拉得太长。然后是窗函数。示波器FFT的默认窗函数往往是矩形窗或者汉宁窗。测量正弦波幅度时我推荐使用平顶窗Flat-top因为它的幅值精度最高不容易因为频谱泄漏导致测出来的幅度偏小。如果示波器不支持平顶窗汉宁窗也可以但读数会略偏低需要接受这种误差。矩形窗的频率分辨率最高但泄漏严重除非你扫频时能保证频率正好落在FFT的整数倍频点上否则不建议用于精确幅度测量。平均次数对结果影响很大。FFT平均可以降低随机噪声的起伏但无法降低底噪的绝对水平。通常设置64次平均就够了再多一方面扫描时间变长另一方面对动态范围的提升非常有限。底噪的绝对水平主要由示波器ADC位数和前端放大器噪声决定入门示波器用FFT能压出来的最小正弦信号大约在100uVrms到1mVrms之间。如果输出端纹波比这个还低FFT也爱莫能助。4.3 完整测量步骤操作方法和第一种类似但读取数据的方式不同。第一步接好注入网络和LDO测试板。第二步信号发生器输出正弦波频率从低频开始比如100Hz幅度设成200mVpp。第三步示波器CH1接到LDO输入端AC耦合设好合适时基。按下示波器的FFT按钮选平顶窗开启频域平均标记频点的峰值幅度为Ain。记录这个值和频率。第四步把CH1物理改接到LDO输出端注意示波器通道设置不变然后同样在FFT模式下找目标频率处的峰值记录为Aout。第五步计算PSRR Ain(dBm) - Aout(dBm)或者20*log10(Ain_rms / Aout_rms)。FFT方法有一个额外的好处你能直接看到信号源本身的谐波。信号源输出的正弦波通常不是纯正的正弦会有少量二次、三次谐波。如果输出端的FFT谱线里出现二次谐波幅度异常大甚至高于基波那说明LDO在高频段可能存在非线性这也是一种额外的诊断信息。不过要强调一个细节测量输出侧时示波器输入通道一定要把垂直档位调小让FFT满屏利用ADC动态范围。比如输出信号很小你就把垂直档位设为2mV/div或者5mV/div这样示波器ADC的量化阶梯不会浪费在无用的电压范围内。如果通道垂直档位还是保持输入侧的200mV/divFFT底噪会明显偏高弱信号就测不出来了。4.4 动态范围和噪声地板决定上限FFT法虽然能在一定程度上测到较弱的信号但绝对精度受限于两个因素示波器的ADC动态范围和FFT本身的噪声带宽。一个8位ADC示波器的理论动态范围是48dB实际考虑到非线性、噪声和窗函数影响能稳定测量到的信号与底噪比较难超过30到40dB。换句话说如果输入信号幅度在0dBm附近输出信号比输入低50dB以上FFT测出来的读数值可信度就比较低了。但对你我日常工作中大部分LDO和应用场景来说PSRR在100kHz以内通常不会高得离谱FFT法可以覆盖到几十dB的动态范围已经能判断很多设计问题。如果你真的需要测量那些低频段PSRR高达80dB以上的高精度LDO就得上频谱分析仪了。5. 方法三频谱分析仪/网络分析仪最接近规格书的玩法5.1 为什么频谱仪测PSRR比示波器更准频谱分析仪的窄带中频滤波器本质上就是一个高Q值的带通滤波器它可以在极宽的频带内只选择目标频率附近的能量进行测量把带外噪声和杂散干扰过滤得干干净净。示波器FFT虽然也是频域测量但受限于8位ADC动态范围有限。频谱仪普遍使用对数放大器和多级混频结构动态范围可以做到60dB甚至80dB以上测量微弱信号的能力远强于示波器。测量PSRR这种本质上是输入输出幅度比的参数频谱仪是最合适的选择之一。尤其是当输出纹波小于1mVpp时示波器几乎没有有效分辨率频谱仪依然能锁定那根谱线并读出很低的幅度。所以厂商在规格书测量PSRR曲线时大多使用网络分析仪或者带跟踪源的频谱仪。如果你手头的频谱仪带跟踪源Tracking Generator那太好了它可以当作一个简易的标量网络分析仪使用。如果没有跟踪源也可以用手动信号发生器加频谱仪分段测量只是过程繁琐一些后面我会专门讲。5.2 偏置注入网络与DC Block的必要性频谱仪输入前端通常只能承受很小的直流电压甚至完全不能过直流所以从LDO输出端取信号时必须先把直流隔掉只让交流纹波进入频谱仪。这个器件叫DC Block本质就是一个耐压足够的隔直电容加高频传输结构。选DC Block时注意两点一是耐压要高于LDO输出电压加纹波峰值二是有低频截止频率一般市售DC Block在几kHz以下就开始衰减所以在低频段可能需要换一个大电容耦合的测试盒。输入侧注入则推荐使用成品Bias Tee或自制LC注入网络。Bias Tee的隔直电容和偏置电感经过内部设计在很宽的频段内都能保持稳定的阻抗特性。如果你用自制网络高频段性能往往不如成品因为PCB走线电感和电容寄生参数很难控制。测试高频PSRR时成品Bias Tee能省掉很多麻烦。5.3 测量流程直通校准、输入扫描、输出扫描下面写一套标准流程以带跟踪源的频谱仪为例。假设频谱仪输出端口跟踪源输出一个扫频正弦信号你可以把它接到LDO输入端的注入网络上。频谱仪的输入端口用来检测信号。第一步做直通校准。把频谱仪跟踪源输出经过Bias Tee和DC Block后先不要接LDO而是直接把输出线缆和输入线缆短接或经过一个已知的适配器。让频谱仪运行一段扫频把当前频段内的系统频响误差存储为基线后续测量值需要扣除这条基线。这样可以抵消线缆、DC Block、接头在整个频段内的幅度起伏。第二步测输入参考。把跟踪源输出端经过Bias Tee注入网络接到LDO输入端然后把频谱仪输入探头或DC Block接到同一个LDO输入测量点上扫描并记录输入信号幅度曲线Ain(f)。注意这一步测到的是实际到达LDO输入端的纹波幅度而不是跟踪源面板上设置的输出电平因为注入网络的损耗已经影响到了幅度。第三步测输出响应。将频谱仪输入端改接到LDO输出端经过DC Block保持跟踪源输出设置不变再次扫描记录输出信号幅度曲线Aout(f)。第四步计算PSRR曲线。用Ain(f)dBm减去Aout(f)dBm即为PSRR值。如果频谱仪支持存储轨迹和数学运算可以设置Trace1为AinTrace2为AoutTrace3 Trace1 - Trace2直接显示PSRR曲线。这套流程的核心逻辑是两次测量共用同一个跟踪源和同一套输入线缆且输入侧物理状态不变于是输入线缆、注入网络、Bias Tee的频率响应误差可以在相减时被抵消最终结果不受这些系统误差影响。前提是两步测量期间跟踪源输出功率和偏置电压保持绝对不变。5.4 没有跟踪源怎么处理分段扫描和手动记录如果频谱仪没有跟踪源也不用灰心。你可以用信号发生器配合频谱仪手动扫频只是效率低一些。方法是在信号发生器上设置一个固定频率输出正弦波经过注入网络加在LDO输入端频谱仪设定中心频率等于信号源频率SPAN设小一点比如100Hz到1kHz然后读取峰值功率。接着改下一个频点再读一次。重复这个过程记录几十个点最后用电子表格画曲线。实际操作中人肉扫频可以这样优化把频率点按对数分布从100Hz开始每十倍频程取3到5个点这样手动记录20到30个点就能拼出一条可用曲线。测量每个点时等待频谱仪扫完一帧再读数注意峰值检波可能受噪声影响建议用轨迹平均或视频平均。整个过程比较枯燥但如果你只有一台普通频谱仪加一台独立信号源这已经是精度上最靠谱的方案了。5.5 非50Ω系统下网络分析仪的坑如果你用的是矢量网络分析仪VNA而不是带跟踪源的频谱仪还有一个大坑要小心VNA默认的S参数归一化是基于50欧姆参考阻抗的。而LDO的输入输出端口阻抗既不是50欧姆也不是恒定值直接把LDO接到VNA的端口上测S21得到的数值并不是真实的电压传输比而是失配条件下的传输系数。这就是为什么有些人拿着高端VNA测出来的PSRR依然和规格书对不上因为仪器默认的端接条件根本不是实际电源环境。如果你想用VNA测PSRR建议不要直接用S21模式。可以把VNA当作一个“幅度参考恒定的扫频信号源加接收机”来用先测输入参考再测输出响应再相减。或者你可以在LDO输入和输出端分别并联一个大电阻到地把节点阻抗人为拉低到接近50欧姆再把VNA的S21归一化处理。但这种方法会改变LDO的实际工作状态尤其输出端并联50欧姆会导致负载电流异常所以我不推荐新手这么搞。稳妥路线还是频谱仪实测法或者请专门做电源测试的朋友借一套阻抗匹配探头。6. 实测数据解读与问题排查6.1 一条完整PSRR曲线怎么读不管用哪种方法最后都能得到PSRR随频率变化的曲线。典型的LDO PSRR曲线大概长这样频率很低时10Hz到1kHz曲线比较平坦PSRR维持在高位可能是60到80dB。这是最理想的工作区LDO的负反馈环路增益足够高输出纹波被压得很低。随着频率升高曲线开始以大概-20dB/dec的斜率下滑这说明环路增益正在以每十倍频程下降20dB的速率滚降。到了环路单位增益带宽附近PSRR可能跌到0dB甚至正值意味着输入纹波不再被抑制甚至可能会被放大一点点。再往高频走输出电容和寄生参数主导PSRR可能保持在一个较低的水平或者依电容特性出现一些起伏。读曲线时要特别关注有没有异常谐振峰。如果PSRR曲线在中高频段出现一个明显的上凸尖峰往往说明LDO输出端的LC组合发生了谐振或者输入端和注入网络产生了驻波效应。有些情况下输出电容的ESR和LDO输出阻抗形成了一个零点也会让PSRR在某些频点突然变差。发现这种尖峰先别急着怀疑LDO把输出电容换成不同品牌或不同类型试试很多时候是电容的ESR差异导致的。6.2 PSRR测量常见问题速查表现象可能原因解决措施低频段PSRR始终很低只有20-30dB输入注入信号被直流源输出电容短路低频改用电阻隔离加大隔直电容确保注入点实际纹波是设定值输出纹波读数不稳定曲线毛刺多电子负载引入噪声或多点接地造成地环路改用电阻负载频谱仪/示波器使用短地线尽量单点接地高频段出现无从解释的尖峰探头地线夹谐振、PCB走线电感或注入网络谐振使用短地线弹簧针、差分探头优化测试板布局检查偏置Tee频率范围测得PSRR高于规格书输入输出压差过大或输出电容比规格书推荐值更大按规格书条件实测把输出电容调整到推荐值测得PSRR低于规格书且全频段偏低LDO处于dropout边缘或负载电流未达到规格书测试条件提高输入直流电压增加负载电阻电流确认输出电容类型FFT读数与频段移动后始终偏低窗函数设置不对频谱泄漏导致幅度偏小使用平顶窗或汉宁窗确保信号频率不落在FFT分辨率的边缘频谱仪测量时低频段信号非常弱DC Block低频截止特性太强低频改用大电容耦合盒或改用示波器FFT方法覆盖低频段这张表基本覆盖了我这些年被问得最多的PSRR测量问题。其中地环路和低频注入网络这两个问题出现的频率最高也最容易被忽视。很多人一开始用的是长地线探头的示波器直测法测出来曲线乱七八糟又找不到原因最后全都归结为“LDO质量问题”实际上仪器和接法的问题占比更大。6.3 别把LDO自身噪声当成纹波抑制能力不足最后再提一个容易混淆的点。PSRR描述的是输入纹波到输出的传递函数而LDO自身的输出噪声是另一回事。输出噪声来源于LDO内部的基准源、误差放大器、分压电阻热噪声等它和输入纹波没有直接关系。测量PSRR时如果输入端注入的纹波幅度只有10mVpp而LDO自身输出噪声可能有几十uVrms这两者叠加后输出侧的读数会包含噪声成分。在低频段如果LDO自身噪声比较明显测出来的输出纹波会偏大PSRR会被低估。除非你关心的场景特别极端否则更稳妥的做法是让输入纹波幅度足够大比如200mVpp这样输出纹波的主导成分是输入纹波的衰减结果LDO自身噪声相对可以忽略。如果你需要区分这两种成分可以看输出频谱上除了输入频率之外是否还有无规律的宽带噪声基底或者用频谱仪在输入信号关闭时直接测输出本底噪声。两者分开测量才能完整理解一颗LDO的电源质量。6.4 我个人的几点实测建议放到最后说一些没有写进标准流程里的个人习惯。第一我一般会准备一块专用的PSRR测试小板板上预留SMA接口输入和输出节点都留有BNC/SMA测试点杜绝飞线。飞线一多高频特性就会失控。第二每次扫描前先做一个简单的自检用同一根线缆把跟踪源信号直接接到频谱仪输入端看直通曲线是不是平坦的。这条基线不平的话后面测出来的数据也不可信。第三测量低频段时多等几秒让LDO充分热稳定后再读数因为参考电压和环路参数会随温度漂移冷态和热态的PSRR会有几个dB的差别。如果你只是做个课程设计或者快速验证方法一和方法二完全够用。但如果是给量产项目做选型评估或者要和供应商理论参数那就别偷懒老老实实搭一套带Bias Tee的频谱仪平台把测试条件和数据保存下来。毕竟PSRR这种参数测量条件差一点结论就完全不同。我见过不少人拿着一份不严谨的测试数据去质疑原厂的规格书结果最后发现是自己输出电容用错了场面一度非常尴尬。先把自己的测试平台校准好再去对比别人的数字这才是做电源测试该有的态度。