AC-PSRR
運(yùn)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(duì)DC-PSRR在實(shí)際的應(yīng)用電路中顯得更有價(jià)值,卻時(shí)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(diǎn)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(duì)正負(fù)電源對(duì)稱的,比如說PMOS型的運(yùn)放輸入端,那么輸入端對(duì)正電源是電流源,對(duì)負(fù)電源是差分轉(zhuǎn)單端電路,所以等效的PSRR計(jì)算電路也不一樣)。
下圖是說明了一個(gè)在電源上出現(xiàn)的峰峰值為100mV,頻率為20kHz的紋波,會(huì)使放大電路的輸出端增加一個(gè)20uV,20kHz的噪聲信號(hào)。
通常,運(yùn)放的應(yīng)用電路中使用線性電源對(duì)運(yùn)放供電,對(duì)運(yùn)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(duì)運(yùn)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(gè)頻率點(diǎn)上,運(yùn)放的PSR能力下降的非常快。如OPA376在100kHz時(shí),PSRR只有50dB了。
與高于100dB的DC-PSRR相去甚遠(yuǎn)。另一個(gè)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(yùn)放對(duì)負(fù)電源的AC-PSRR只有35dB左右。關(guān)于運(yùn)放的PSRR測(cè)量方法,可以見上篇文章。
上面提到運(yùn)放使用開關(guān)電源供電時(shí),由于PSRR隨頻率的上升而下降。使得運(yùn)放在輸出端有很大的紋波噪聲。
下面提供一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法,只適合于低功耗的運(yùn)放。在DC-DC輸出的電源與運(yùn)放的電源之間加一個(gè)小電阻(如下圖),如果運(yùn)放的功耗小于5mA。則這個(gè)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(yùn)放供電。可后接一級(jí)高PSRR的LDO降壓,以降低運(yùn)放電源噪聲。也可采用這種簡(jiǎn)單方法,加一個(gè)簡(jiǎn)單的RC濾波,再給運(yùn)放供電。]
下面看一下這個(gè)電路的效果如下圖,在100kHz時(shí)頻響為-36dB這相當(dāng)于給運(yùn)放增加了36dB的PSRR(可以這樣理解:實(shí)際上就是RC低通濾波器幫助了運(yùn)放先行進(jìn)行了濾波,即先行幫助運(yùn)放進(jìn)行紋波抑制)。這個(gè)功耗損失換取這個(gè)效果還是很值得的。
另一個(gè)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(gè)特點(diǎn)決定了穿心電容具有接近理想電容的濾波效果。
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