part-6 电源抑制比AC-PSRR 运放参数的详解

上节讨论了直流DC电源抑制比，实际应用电路中，运放的电源电压可能是不变的。
这节将分析另一个重要参数：运放的交流电源抑制比AC-PSRR。这个参数相对在实际应用电路中显得更有价值，却时常被忽略。
运放的datasheet通常通过表格给出DC-PSRR值，而通过曲线图给出AC-PSRR值。
打开一个运放的datasheet，找到Power Supply Rejection vs.Frequency 曲线图，可以发现：

（1）PSRR是随着电源交流频率的增大而下降的
（2）正负电源的AC-PSRR是不一样的曲线

现在以OPA376为例，其曲线图如下：

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现假设有一个峰峰值100mV,频率20KHz的纹波加在电源上。通过上图可以看到在20KHz的情况下，电源抑制比为 80dB。通过上节的公式，可以计算出由电源变化引起的失调电压变化值△Vios，如下：

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由上图可知PSRR = 80 dB，且

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为100mV，得到△Vios = 10uV，于是输出电压就会产生20uV，20KHz的波动。电路图如下：

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通常，运放的应用电路使用线性电源对运放供电，对运放的电源进行滤波，但于一些手持设备为了提高效率降低功耗，不得不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级。在这个频率上，运放的PSRR能力下降的非常快。另一个问题是在单电源的设备中，开关电容的“buck-boost”常被用来将正电源转化成负电源，再看看上面的曲线图关于负电源的曲线，是不是下降的太大了点。
运放的PSRR就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，有电源电压变化△Vcc和测量得到的Vios两个参数，就可以计算PSRR了。
上面提到运放用开关电源供电时，由于PSRR随频率上升而下降，使得运放输出端有很大纹波噪声。下面提供一个简单的办法，只适用于低功耗运放：在DC-DC输出的电源V(DC-DC)和运放电源之间加一个小电阻。如果运放功耗小于5mA,则这个10欧电阻的压降小于50mV。如下图：

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另一种方法是使用串心电容给电源滤波。串心电容是一种三端电容，但与普通三端电容相比，它是直接安装在金属面板上，所以接地电感更小，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，这两个特点决定了串心电容具有接近理想电容的滤波效果。

ＰＳＲＲ在高频下之所以下降是由于环路增益下降。有些运放的正负电源的抑制比不同是由于内部结构并不是对称的。
【part-6 电源抑制比AC-PSRR】V(DC-DC)是指来源于开关电源DC-DC的供电，由于开关电源噪声比较大，一般不建议直接给运放供电。除了ＲＣ滤波，还可采用一级高ＰＳＲＲ的ＬＤＯ降压，以降低运放电源噪声。