运放参数详解part5:直流电源抑制比DC-PSRR

电源抑制比是模拟器件中经常关注的一个参数,这一参数的优劣直接影响到运放的其他参数(例如,失调电压),电源抑制比(PSRR)又分为直流电源抑制比(DC-PSRR)和交流电源抑制比(AC-PSRR)。本文继续学习 TI FAE 分享的运放参数解析系列文章,并对其中的内容做了注释。先来看直流电源抑制比 DC-PSRR。

以下是转载的原文(蓝色底纹的文字为本站注释)。


这一小节谈谈运放的电源抑制比。在理想运放中,运放的特性不会随电源电压的变化而变化。当然,分析理想运放时,我们使用的电源,也会被假设成理想电源。但实际情况并非如此,实际的运放,电源电压发生变化时,总会引起运放参数的变化。这就引出运放的一个重要参数,运放的电源抑制比 PSRR。

一、电源抑制比(PSRR)的定义

维基百科中给出了 PSRR 的详细定义,就是当运放的电源电压发生变化时,会引起运放的输入失调电压的变化(又是失调电压),这两个变化的比就是运放的 PSRR。如下式:

运放参数详解part5:直流电源抑制比DC-PSRR

上述公式的单位用 V/uV 表示。

也可以用 dB 表示,如下公式:

PSRR = 20log(⊿Vcc/⊿Vios)

另外,有些数据手册中,也会通过失调电压对电源变化的比来表示电源抑制比,单位一般用 uV/V 表示。

如下图,是 OPA376 的 datasheet 中电源抑制比的表示,这个也不难理解。我们不用为找不到上式定义的比率 dB 值,而感到伤心。这两种表示方法,都可以让我们清楚的理解到运放对电源电压变化的抑制能力。

运放参数详解part5:直流电源抑制比DC-PSRR
图 1 OPA376 的电源抑制比(PSRR)

电源抑制比 PSSR 为有限值的原因,也是来源于运放差分输入管的不完全匹配。下面着重讨论它的影响。

二、电源抑制比(PSRR)的影响

如下图是对 OPA376 运放的一个计算实例。

运放参数详解part5:直流电源抑制比DC-PSRR
图 2 OPA376 运放的一个计算实例

当电源电压变化 500mV 时,就会引起输入失调电压 10uV 的变化(OPA376 的电源抑制比为 20uV/V),如果放大倍数为 2,刚输出端变会产生 20uV 的变化。一些电路放大的倍数更大,则输出失调电压变更大。这足以使一个输送给 16bits ADC 的信号产生误差(16 位 ADC 的一个 LSB 对应的变化为 15ppm of FSR)。

最后一句话的含义可以进一步理解为:一个 16 位的 ADC,一个 LSB 代表的电压是满量程值的 15ppm(百万分之十五)。如一个 16 位 ADC,如果满幅值是 5V 的话,一个 LSB 约等于 76uV。如果由 PSRR 引入的失调电压大于 38uV(1/2LSB),那就认为会影响 ADC 的测量精度了。

原文链接:运放参数的详细解释和分析-part5,电源抑制比 DC-PSRR


还有几个问题待理解:

1)直流电源抑制比是因为运放电源电压发生变化引起的失调电压的改变,怎么判断电源电压变化的时序(频次),也就是说如何界定与交流电源抑制比?

2)电源抑制比的仿真。

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