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运放参数的详细解释和分析-part6,电源抑制比AC-PSRR
摘要: 上面一节讨论的是直流DC电源抑制比。实际的应用电路中,运放的电源电压可能是不变的。下面就来分析另一个关键的参数,运放交流电源抑制比AC-PSRR。
Abstract:
Key words :

    上面一節討論的是直流DC電源抑制比。實際的應用電路中,運放的電源電壓可能是不變的。

        下面就來分析另一個關鍵的參數,運放交流電源抑制比AC-PSRR。這個參數相對在實際的應用電路中顯得更有價值,卻時常被我們忽略。運放的datasheet參數表格中往往給出的是直流PSRR。而AC-PSRR往往以圖表的形式給出,我們常常忽略了圖表中的信息。然而,被我們忽略的常常是關鍵。下圖是OPA376的datasheet中的PSRR圖表,從圖表中我們可以看出兩點信息:(1)PSRR是隨電源交流頻率的上升而下降的,(2)正負電源的AC-PSRR不同。

       以上兩點會在應用電路中引起令人不快的問題,下圖是說明了一個在電源上出現的峰峰值為100mV,頻率為20kHz的紋波,會使放大電路的輸出端增加一個20uV,20kHz的噪聲信號

       通常,運放的應用電路中使用線性電源對運放供電,對運放的電源進行濾波。但在一些手持式設備為了提高效率,降低功耗,不得不使用開關電源對運放供電,開關電源的頻率往往超過100kHz,甚至到MHz的水平。在這個頻率點上,運放的PSR能力下降的非常快。如OPA376在100kHz時,PSRR只有50dB了。與高于100dB的DC-PSRR相去甚遠。另一個問題在單電源的手批設備中,開關電容的“buck-boost”常被用來將正電源轉化為負電源。看到上圖中運放對負向電源的AC-PSRR后,會讓我們出點冷汗了。

        運放的PSRR就要是指電源電壓變化引起輸入失調電壓的變化。因此可以參照測量失調電壓的方法測量PSRR。把電源電壓變化一個⊿Vcc,然后測量計算⊿Vios,就可以計算出PSRR。

        上面提到運放使用開關電源供電時,由于PSRR隨頻率的上升而下降。使得運放在輸出端有很大的紋波噪聲。下面提供一個簡單的辦法,只適合于低功耗的運放。在DC-DC輸出的電源與運放的電原之間加一個小電阻(如下圖),如果運放的功耗小于5mA。則這個10歐電阻產生的壓降小于50mV。

        下面看一下這個電路的效果如下圖,在100kHz時頻響為-36dB這相當于給運放增加了36dB的PSRR。這個功耗損失換取這個效果還是很值得的。

        另一個有效的方法是,使串心電容給電源濾波,串心電容是一種三端電容,但與普通的三端電容相比,由于它直接安裝在金屬面板上,因此它的接地電感更小,幾乎沒有引線電感的影響,另外,它的輸入輸出端被金屬板隔離,消除了高頻耦合,這兩個特點決定了穿心電容具有接近理想電容的濾波效果。關于串心電容,感興趣的可以查閱相關資料。我們也會在論壇中分享TI工程師應用三端電容給開關電源濾波的文章。

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