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运放参数的详细解释和分析


运放参数的详细解释和分析-part6,电源抑制比 AC-PSRR
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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。

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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。这个参数相对在实际的应用电路中显得更有价值,却时常 被我们忽略。运放的 da

tasheet 参数表格中往往给出的是直流 PSRR。 而 AC-PSRR 往往以图表的形式给出,我们常常忽略了图表中的信息。 然而,被我们忽略的常常是关键。下图是 OPA376 的 datasheet 中的 PSRR 图表,从图表中我们可以看出两点信息:(1)PSRR 是随电源 交流频率的上升而下降的,(2)正负电源的 AC-PSRR 不同。

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以上两点会在应用电路中引起令人不快的问题,下图是说明了一 个在电源上出现的峰峰值为 100mV,频率为 20kHz 的纹波,会使放大 电路的输出端增加一个 20uV,20kHz 的噪声信号。

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通常,运放的应用电路中使用线性电源对运放供电,对运放的电 源进行滤波。但在一些手持式设备为了提高效率,降低功耗,不得不使 用开关电源对运放供电, 开关电源的频率往往超过 100kHz, 甚至到 MHz 的水平。 在这个频率点上, 运放的 PSR 能力下降的非常快。 OPA376 如 在 100kHz 时, PSRR 只有 50dB 了。 与高于 100dB 的 DC-PSRR 相去 甚远。另一个问题在单电源的手批设备中,开关电容的“buck-boost”常 被用来将正电源转化为负电源。看到上图中运放对负向电源的 AC-PSRR 后,会让我们出点冷汗了。

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运放的 PSRR 就要是指电源电压变化引起输入失调电压的变化。 因此可以参照测量失调电压的方法测量 PSRR。 把电源电压变化一个⊿ Vcc,然后测量计算⊿Vios,就可以计算出 PSRR。

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上面提到运放使用开关电源供电时,由于 PSRR 随频率的上升 而下降。使得运放在输出端有很大的纹波噪声。下面提供一个简单的办

法,只适合于低功耗的运放。在 DC-DC 输出的电源与运放的电原之间 加一个小电阻(如下图),如果运放的功耗小于 5mA。则这个 10 欧电 阻产生的压降小于 50mV。

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下面看一下这个电路的效果如下图,在 100kHz 时频响为-36dB 这相当于给运放增加了 36dB 的 PSRR。这个功耗损失换取这个效果还 是很值得的。

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另一个有效的方法是,使串心电容给电源滤波,串心电容是一种 三端电容,但与普通的三端电容相比,由于它直接安装在金属面板上, 因此它的接地电感更小,几乎没有引线电感的影响,另外,它的输入输 出端被金属板隔离,消除了高频耦合,这两个特点决定了穿心电容具有 接近理想电容的滤波效果。 关于串心电容, 感兴趣的可以查阅相关资料。 我们也会在论坛中分享 TI 工程师应用三端电容给开关电源滤波的文章。

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