電源抑制比AC-PSRR詳細(xì)分析

AC-PSRR

運放的datasheet參數(shù)表格中往往給出的是DC-PSRR，而AC-PSRR往往以圖表的形式給出。AC-PSRR相對DC-PSRR在實際的應(yīng)用電路中顯得更有價值，卻時常被我們忽略。

然而，被我們忽略的常常是關(guān)鍵。下圖是OPA376datasheet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（PSRR在高頻下之所下下降是由于環(huán)路增益的下降）

（2）正負(fù)電源的AC-PSRR不同（正負(fù)電源的抑制比之所以不一樣，是由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不是對正負(fù)電源對稱的，比如說PMOS型的運放輸入端，那么輸入端對正電源是電流源，對負(fù)電源是差分轉(zhuǎn)單端電路，所以等效的PSRR計算電路也不一樣）。

下圖是說明了一個在電源上出現(xiàn)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(yīng)用電路中使用線性電源對運放供電，對運放的電源進(jìn)行濾波。但在一些手持式設(shè)備為了提高效率，降低功耗，不得不使用開關(guān)電源對運放供電，開關(guān)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(yuǎn)。另一個問題在單電源的設(shè)備中，開關(guān)電源buck-boost常被用來將正電源轉(zhuǎn)化為負(fù)電源，可以看到上圖中運放對負(fù)電源的AC-PSRR只有35dB左右。關(guān)于運放的PSRR測量方法，可以見上篇文章。

上面提到運放使用開關(guān)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源之間加一個小電阻（如下圖），如果運放的功耗小于5mA。則這個10歐電阻產(chǎn)生的壓降小于50mV。[ V(dc-dc) 是指來源于開關(guān)電源DC-DC的供電。

由于開關(guān)電源噪聲比較大，一般不建議直接給運放供電?？珊蠼右患壐逷SRR的LDO降壓，以降低運放電源噪聲。也可采用這種簡單方法，加一個簡單的RC濾波，再給運放供電。]

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(dāng)于給運放增加了36dB的PSRR（可以這樣理解：實際上就是RC低通濾波器幫助了運放先行進(jìn)行了濾波，即先行幫助運放進(jìn)行紋波抑制）。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，使穿心電容給電源濾波，穿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。