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[经验] 放大器具有高 PSRR,就不需担心电源变化?

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发表于 2013-12-17 14:18:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
作者:Art Kay  德州仪器
电源抑制比 (PSRR) 主要说明运算放大器对电源电压变化的抑制效果。PSRR 的定义是每伏电源电压变化的失调程度,单位通常为微伏每伏 (uV/V)。
例如,OPA209 的典型 PSRR 是 0.05uV/V。因此对于 OPA209 来说,电源变化 1V 时,失调偏移只有 50nV(参见图 1)。这一误差与典型失调电压 (35uV) 相比就无关紧要了。此外,高精度系统中的电源通常支持不足 1V 的电压变量。因此您可能会认为:对于具有良好 PSRR 的器件(例如 OPA209)来说电源变化产生的误差可以忽略。问题是数据表中的规范是 DC PSRR,而通常 AC PSRR 才是限制因素。
参数
条件
OPA209OPA2209OPA4209
单位
最小值
典型值
最大值
失调电压
输入失调电压
Vos
Vs = ±15V、VCM = 0V
±35
±150
μV
Vs 电源
PSRR
Vs = ±2.25V 至 Vs = 18V
0.05
0.5
μV/V
图 1:OPA209 的输入失调及 PSRR 规范
图 2 是 OPA209 的 AC PSRR 曲线。您经常会发现在 DC 电源上叠加的高频率噪声信号。这种高频率噪声可能会是开关电源的纹波。低频率 PSRR 非常好,其可提高低频率电源变化的抑制效果。另一方面,由于高频率时 PSRR 较低,因此高频率电源噪声抑制性不好。
图 2:OPA209 的 PSRR 与频率
图 3 中的仿真结果说明了在高频率下降低的 PSRR 如何产生误差。在这个实例中,一个 10mV、100kHz 的信号叠加在电源 (Vs = 15V ± 10mV) 上。电源噪声不仅被 100kHz 时的 45dB PSRR 减弱,而且还可表现为输入失调电压的变化。请注意,输出信号包含电源噪声和互相叠加的输入信号。
图 4 是图 3 中电路的手动计算。注意,手动计算与仿真结果非常吻合(仿真输出噪声 = 11.9mVpp,手动计算输出 = 11.2mVpp)。
图 3:展示高频率时 PSRR 的应用实例
图 4:应用实例的 PSRR 计算
通常,我们需要考虑不同频率下的 PSRR 效果,这一点非常重要,因为 PSRR 性能会随频率的升高而降低。您也可将该原理应用于共模抑制。了解这一原理后,我希望您不会再对高频率率 PSRR 感到惊讶了。


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