上面一節(jié)討論的是直流DC電源抑制比。實(shí)際的應(yīng)用電路中,運(yùn)放的電源電壓可能是不變的。
下面就來分析另一個(gè)關(guān)鍵的參數(shù),運(yùn)放交流電源抑制比AC-PSRR。這個(gè)參數(shù)相對在實(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。運(yùn)放的datasheet參數(shù)表格中往往給出的是直流PSRR。而AC-PSRR往往以圖表的形式給出,我們常常忽略了圖表中的信息。然而,被我們忽略的常常是關(guān)鍵。下圖是OPA376的datasheet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,(2)正負(fù)電源的AC-PSRR不同。
以上兩點(diǎn)會在應(yīng)用電路中引起令人不快的問題,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,會使放大電路的輸出端增加一個(gè)20uV,20kHz的噪聲信號。
通常,運(yùn)放的應(yīng)用電路中使用線性電源對運(yùn)放供電,對運(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???。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)問題在單電源的手批設(shè)備中,開關(guān)電容的“buck-boost”常被用來將正電源轉(zhuǎn)化為負(fù)電源??吹缴蠄D中運(yùn)放對負(fù)向電源的AC-PSRR后,會讓我們出點(diǎn)冷汗了。
運(yùn)放的PSRR就要是指電源電壓變化引起輸入失調(diào)電壓的變化。因此可以參照測量失調(diào)電壓的方法測量PSRR。把電源電壓變化一個(gè)⊿Vcc,然后測量計(jì)算⊿Vios,就可以計(jì)算出PSRR。
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)放的電原之間加一個(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。
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。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,使串心電容給電源濾波,串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。關(guān)于串心電容,感興趣的可以查閱相關(guān)資料。我們也會在論壇中分享TI工程師應(yīng)用三端電容給開關(guān)電源濾波的文章。
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