【导读】在精密数据采集系统中，工程师常常会遇到模数转换器（ADC）输出出现微小偏差或随机波动的情况。这类问题往往源于系统内部的电源噪声，尤其是压控振荡器（VCO）供电轨上的噪声。这类噪声会引发时钟信号抖动，进而被用作ADC的采样时钟，最终导致转换误差和异常数据的产生。
传统上，由于开关模式电源（SMPS）在开关操作中不可避免地产生噪声，一般不直接用于时钟等敏感供电轨。为了最大限度降低误差，通常采用具备高噪声抑制能力的低压差线性稳压器（LDO）为关键器件供电。
然而，电源技术近年来取得重要突破。以 ADI 公司的 LTM8080 为例，该器件将降压型稳压器、后调节双路LDO和噪声抑制技术集成于单一封装。其输出噪声水平可与高性能独立LDO（如 LT3045）相媲美，标志着SMPS也能直接用于低噪声供电场景。
为何供电轨噪声如此关键？
供电轨噪声对系统性能的影响不容忽视。例如在图1所示的典型设置中，LT3045 LDO 为 ADF4372 频率合成器的VCO供电，后者为 AD9208 ADC 和 FPGA 板提供时钟。图2所展示的相位噪声图，可作为评估其他电源方案的基准。
当采用噪声较高的供电轨时，相位噪声边带会明显抬高（图3），进而导致ADC采样时钟边沿出现抖动（图4）。时钟抖动使得ADC在非理想时间点对模拟信号进行采样，生成存在位错误的数据字。
位错误可能引发系统层面的问题。例如在安全关键应用中，若数据字指示的电压高于实际值，可能导致设备提前激活，甚至在未准备好的状态下禁用安全机制，造成严重后果。
集成架构的优势：SMPS + LDO 一体化方案
将SMPS与LDO稳压器集成于单一封装，带来多方面的系统优势：
输入灵活性：可直接接入12 V或24 V等工业标准电源轨；
电压裕量控制：支持VIOC（电压输入‑输出控制）功能，通过调节上游SMPS输出，确保LDO始终工作在最佳裕量电压，兼顾效率与电源抑制比（PSRR）；
噪声敏感走线内置：关键信号路径在芯片内部完成，降低PCB布局难度；
EMI噪声定向屏蔽：开关噪声被引导远离LDO输出，避免影响其噪声性能；
扩展能力：除片内LDO外，还可支持外部LDO接入中间总线，提升设计灵活性。
此类集成器件在出厂前均经过全面测试，确保实际性能符合数据手册规格。
实测表现：LTM8080 与 LT3045 对比
在实际测试中，LTM8080 展现出与 LT3045 几乎一致的噪声抑制能力。如表2所示，两者的信噪比（SNR）非常接近；图6的相位噪声图进一步验证了LTM8080在噪声控制方面的优秀表现。因此，LTM8080 不仅可作为 LT3045 的替代方案，有效降低位错误，还具备更低的功率损耗和更高的输入电压灵活性。
结论
测试结果表明，采用先进噪声抑制技术（如EMI噪声屏蔽）的SMPS器件已能够直接为VCO等噪声敏感供电轨供电，在不牺牲信噪比的前提下，兼具高效率与设计灵活性。尽管本文重点讨论的是VCO供电场景，但这种高度集成、低噪声的SMPS＋LDO架构，同样适用于其他对电源纯净度有严苛要求的模拟与射频电路，为下一代高性能系统设计提供了可靠的电源解决方案。
