某工程師使用開關(guān)電源為OPA132正電源供電,LDO為負(fù)電源供電,OPA132被設(shè)計(jì)為5倍同相放大,但是在實(shí)測電路發(fā)現(xiàn)輸出一直有一個(gè)大約5mV的電壓波動(dòng),這是怎么回事呢?
工程師所用的開關(guān)電源,開關(guān)頻率是200KHz,紋波大約是30mV。筆者分析電路的輸出波形,5mV的波動(dòng)大約也是200KHz,就懷疑是噪聲從開關(guān)電源引入。經(jīng)分析OPA132的手冊(cè)發(fā)現(xiàn),在200KHz時(shí),OPA132的+PSRR大約是30dB,根據(jù)公式(32)可得到:
可以求解出電源波動(dòng)引起的等效輸入電壓波動(dòng)△Vi為0.95mV(跟隨器1倍放大情況下),而現(xiàn)在電路是5倍放大,因此0.95mV被放大5倍后在電路的輸出端就變成了4.75mV。我們分析的是否正確呢?咱們仿真看下結(jié)果。
圖1-110OPA132的開關(guān)電源紋波仿真
圖1-110 是仿真結(jié)果,仿真原理圖中包含了兩個(gè)電路,左邊的電路是跟隨器,采用±15V供電,在正電源中加入了一個(gè)幅度15mV@200KHz(峰峰值是15mV*2=30mV)的電源波動(dòng)來模擬開關(guān)電源的紋波。
可以看到跟隨器電路中,30mVpp@200KHz的電源紋波在輸出端產(chǎn)生了1mVpp的波動(dòng),與前文分析的0.95mV基本一致。
第二個(gè)仿真圖是5倍放大,1mV的波動(dòng)被5倍放大,在輸出端就產(chǎn)生了5mV的波動(dòng),與工程師所說的4.75mV基本一致。
咱們實(shí)現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)問題->分析問題->驗(yàn)證問題->解決問題的閉環(huán)分析思路。
右邊的波形看起來更直觀,紅色曲線是跟隨器的波動(dòng),綠色曲線是5倍放大后的波動(dòng),剛好是5倍關(guān)系。抑制這個(gè)干擾,只要更換低噪聲的LDO就可以了。
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審核編輯 黃宇
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