即使在较低的 VIN-VOUT 差值下，TPS7A84A 低噪声 LDO 也能稳定工作。LDO 数据表通常会展示负载瞬态行为的波形，图 1 展示了 TPS7A84A 的例子。在阅读数据表时，理解测试条件非常重要。图 1 中记录了输出电容、VIN-VOUT 差分、偏置电压、原始负载电流、负载电流瞬态以及负载瞬态转换速率。图中展示了两条曲线，区别在于红色曲线表示的是施加负载瞬变时的原始负载，而黑色曲线则展示了较小的负载瞬变。

当施加负载瞬变时，输出电压会短暂下降并随后恢复。这是因为电流从输出电容器汲取，同时在 LDO 的控制环路做出响应，打开传输 FET，进而满足负载电流需求。图 1 中，红色曲线代表负载从 3A 降至 0.5A，负载瞬变幅度为 2.5A，而黑色曲线则代表从 3A 降至 0.1A，负载瞬变幅度为 2.9A。正如预期，较大的负载瞬变（黑色曲线）会导致较深的电压下降，但两者的性能都很优秀，VOUT 仅下降了 20-30mV。值得注意的是，移除负载阶跃时的超调干扰比施加负载时更为严重，并且持续时间更长。随着原始负载电流的减小，过冲幅度会增大。

一般而言，当负载被移除时，LDO 会短暂地继续提供负载电流以充电输出电容，从而导致过冲。此后，LDO 的控制环路会逐步关闭其传输 FET，使输出电压回到标称电压。在图 1 中，500mA 的原始负载（红色曲线）比 100mA（黑色曲线）更快地对输出电容器放电，VOUT 更快恢复到标称电压。原始负载越低，负载瞬态消除后，LDO 返回标称 VOUT 的时间越长。

如果负载瞬态是重复的，比如某些 RF 类型的负载，图 2 展示了以 2kHz 的频率施加和去除 0.56A 负载的情况。负载去除与重新施加之间的实际时间为 0.4毫秒。在图 2 中，首次负载瞬态施加与去除时，VOUT 下冲和过冲幅度较小（约 8.5mV）。然而，随着第二次、第三次等后续负载瞬态的施加，VOUT 的性能明显恶化，下降幅度增大至约 112mV，即 VOUT 下降了约 8%。

图 2： 蓝色曲线表示 LDO 的 VOUT，交流耦合为 40mV/p，时间缩放为 0.2ms/p；红色曲线表示负载阶跃（负载增加时为低，负载去除时为高）。LDO 的 VIN=VBIAS=1.8V，VOUT=1.4V，输出电容为 47μF + 2x 10μF，输入电容为 47μF + 2x 10μF。

原因分析： 在第二次负载瞬态发生之前，VOUT 尚未恢复到标称电压，因为原始负载电流已接近零。此时，VOUT 恢复到标称电压的速度较慢，LDO 的控制环路依然保持完全关闭状态。随着第二次负载瞬态的施加，LDO 必须将其传输 FET 全部打开，以应对输出电压下降并支持增加的负载，这会导致 VOUT 下降更多。

为了改善这一问题，必须在负载瞬变期间添加虚拟负载，以便有效对输出电容进行充电。图 3 显示了在 LDO 输出端添加 140mA（10Ω）的虚拟负载的结果。加入虚拟负载后，重复负载瞬变仍会对 VOUT 产生影响，但电压下降幅度保持在约 8.5mV。需要注意的是，虚拟负载的值需要通过实验进行调节，因为不同应用的原始负载、电容和负载瞬变之间的时间延迟各不相同。

当负载瞬变影响 LDO 时，这也会对为其供电的上游转换器造成影响。在此应用中，DC/DC 转换器 TPS562219A 提供 1.8V 输出电压供 LDO 使用。在未添加虚拟负载的情况下，当 LDO 输出发生较大下降（如图 2 所示，第二、第三及后续负载瞬态）时，LDO 会急剧增强其传输 FET，恢复至标称电压。这种行为会从 1.8V 的 DC/DC 输出中汲取大量电流，导致其电压下降约 120mV。通过在 LDO 输出端添加虚拟负载，LDO 不会消耗如此大的电流，因为它会对负载瞬变进行适当的调整，这又意味着上游 1.8V DC/DC 输出的下降幅度仅为约 43mV。

图 3： 与图 2 相同条件下，LDO 输出端添加了 10Ω 的虚拟负载。

LDO 的噪声表现

传统上，当需要一个低噪声电源轨时，LDO 会是一个优选方案。LDO 的输出噪声主要来自于其内部参考电压的噪声，而 LDO 的 VIN 上的噪声和纹波电压会通过其 PSRR（电源抑制比）得到衰减。然而，负载瞬态也会对 LDO 输出产生干扰，尽管 LDO 控制环路的设计旨在减弱这一影响。与 LDO 相似，DC/DC 转换器也会受到这些噪声和纹波源的影响，并且额外的开关噪声和纹波也会出现在其输出端。

对于 LDO，其输出负载电流与输入负载电流是相同的，这意味着 LDO 输出端的 1A 负载瞬态也会在其输入端产生 1A 的负载瞬态，从而对为其供电的上游转换器造成干扰。输入端的负载瞬态会导致电压急剧下降和过冲现象，并且这种干扰会影响上游 DC/DC 转换器的性能。如果 LDO 被替换为 DC/DC 转换器，则其输入电流将是输出电流与占空比的乘积（D = VOUT / VIN，忽略损耗并取开关周期平均值）。因此，DC/DC 转换器的上游电源在其输出端会经历较小的负载瞬态，进而减少了对 LDO 输出的干扰。

总结来说，LDO 在噪声控制方面具有优势，但其可能会比 DC/DC 转换器引入更大的噪声，特别是在上游 DC/DC 转换器的输出端，尤其是在高频负载瞬变的情况下。

LDO 对低噪声模拟前端 (AFE) 的热效应

LDO 通常用于为低噪声模拟前端 (AFE) 提供电源。然而，当负载电流远大于 LDO 的静态电流时，LDO 中的功耗将由 Iout(VIN - VOUT) 决定。如果负载电流 (Iout) 较大或 VIN-VOUT 差异较大，LDO 的功耗可能会显著增加，导致其温升明显，并可能在 PCB 上形成热点。随着封装尺寸的减小，LDO 的热效应会更加明显。

AFE 的关键性能指标之一是信噪比 (S/N 比)，其中热噪声是噪声电压的组成部分之一。噪声电压与温度、带宽、电阻等因素相关，因此 LDO 的温升会增加热噪声，导致信噪比下降，从而影响系统整体性能。为了减少热效应，LDO 应避免直接与 AFE 组件相邻放置，特别是在较为紧凑的 PCB 设计中。同时，可以通过合理设计铜接地层和接地返回路径来有效地减少热量传递。