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PSRR是什么
PSRR(Power supply rejection ratio)又稱電源抑制比,是衡量電路對(duì)于輸入電源中紋波抑制大小的重要參數(shù),表示為輸出紋波和輸入紋波的對(duì)數(shù)比,單位為分貝(dB)[1],其計(jì)算公式為:
式中:
:輸入電壓中紋波峰峰值
:輸出電壓中紋波峰峰值
從公式中可以看出PSRR越大,相同輸入紋波在輸出端的紋波越小,對(duì)于紋波有較高要求的射頻和無(wú)線應(yīng)用中,需要選用高PSRR的LDO。那么LDO的PSRR該如何測(cè)量呢?本文總結(jié)了各種測(cè)量方法。
PSRR測(cè)量原理
在LDO輸入的直流電壓Vin_DC中疊加一定頻率且峰峰值為Rippleinput的交流電壓Vin_AC(交流電壓峰峰值一般為數(shù)百毫伏),然后測(cè)量LDO輸出電壓中Vout_DC的交流電壓Vout_AC峰峰值Rippleoutput,最后利用公式1計(jì)算出在該頻率下的PSRR。
LDO的輸入電壓在測(cè)試中需要滿足以下條件:
1、輸入電壓最大值不能超過(guò)LDO的最大工作電壓。
2、輸入電壓最小值大于LDO輸出電壓與壓降之和。
PSRR測(cè)量原理十分簡(jiǎn)單,但是在實(shí)際測(cè)量的過(guò)程中卻發(fā)現(xiàn)并不容易,主要體現(xiàn)為:
1如何在直流電壓中疊加交流電壓呢?具有偏置電壓功能的信號(hào)發(fā)生器好像可以滿足要求,但是信號(hào)發(fā)生器最大輸出電流一般為數(shù)十毫安,如果要測(cè)量輸出為150mA的LP5907便無(wú)法滿足要求。
2、如何測(cè)量LDO輸出電壓中交流電壓峰峰值呢?一般的示波器只能測(cè)量到毫伏級(jí)電壓,當(dāng)LDO的PSRR為60dB時(shí),輸出紋波通常小于1mV,示波器就無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量了。
針對(duì)以上兩個(gè)問(wèn)題,本文將介紹相應(yīng)的解決方法。
輸入直流電壓疊加交流電壓
1、輸入注入器
使用專業(yè)的輸入注入器,比如J2120A,帶寬10Hz-10MHz,直流電壓最大值為50V,輸出電流可達(dá)5A,配合網(wǎng)絡(luò)分析儀分別測(cè)量LDO輸入和輸出的交流電壓,利用軟件繪制出LDO在設(shè)定頻率范圍內(nèi)的PSRR。
圖1 輸入注入器和網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試PSRR
2、加法運(yùn)放電路
使用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)加法電路,將直流電壓和交流電壓疊加在輸出端。運(yùn)放的選擇需要滿足以下幾個(gè)基本條件:
1) 運(yùn)放的帶寬滿足LDO測(cè)試范圍。
2) 運(yùn)放的最大輸出電流不小于LDO最大輸出電流。
3) 運(yùn)放的輸出電壓范圍覆蓋LDO的輸入電壓范圍。
TI滿足以上要求的運(yùn)算放大器有許多,比如、、等,加法電路圖如圖2所示(R1=R2),該電路的最低截止頻率由C1和R1所決定[2],最高截止頻率由運(yùn)放的帶寬所決定。
圖2 加法運(yùn)放電路
如果信號(hào)發(fā)生器直流偏置電壓最大值滿足測(cè)量需求,也可以將運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)為電壓跟隨器。用該方法在測(cè)量PSRR時(shí)要去掉LDO的輸入電容,避免運(yùn)算放大器不穩(wěn)定。
3、LC節(jié)點(diǎn)法
利用電感和電容實(shí)現(xiàn)直流電壓和交流電壓疊加的方法如圖3所示,該電路的最高頻率由L1和C1所決定,最低頻率由C1所決定。
圖3 LC節(jié)點(diǎn)法
LDO輸出交流電壓測(cè)量
1、示波器測(cè)量
對(duì)于一般的示波器可以測(cè)量到毫伏級(jí)電壓,當(dāng)LDO的PSRR不高于40dB~50dB時(shí),如果輸入交流電壓峰峰值為1V,那么LDO輸出中的同頻率交流電壓峰峰值為3mV~10mV,可以用示波器直接測(cè)量。
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