PSRR与增益的关系

电器工程 电源 运算放大器 噪音
2022-01-19 10:28:55

维基百科说电源抑制比(PSRR)是输出噪声与电源噪声的比值

PSRR 定义为电源电压变化与其在运算放大器中产生的等效(差分)输入电压之比

Razavi的《模拟 Cmos 集成电路的优质设计》似乎说了同样的话:

电源抑制比 (PSRR) 定义为从输入到输出的增益除以从电源到输出的增益。

那么从电源到输出的整体抑制会随着运算放大器的闭环增益而变化?

那么,具有 +40 dB 增益和 100 dB PSRR 且电源噪声为 0 dBV 的运算放大器在输出端会产生 -60 dBV 噪声?维基百科的例子似乎说它将是-120 dBV,我不明白。

PSRR 是否也有输出分量?就像你降低放大器的增益一样,输入参考噪声会降低,对吧?但是,是否有一个恒定的组件通过输出级从电源耦合开始占主导地位?

另一方面,Analog Devices MT-043表示:

PSRR 或 PSR 可以指输出 (RTO) 或输入 (RTI)。RTI值可以通过将RTO值除以放大器增益来获得。在传统运算放大器的情况下,这将是噪声增益。应仔细阅读数据表,因为 PSR 可以表示为 RTO 或 RTI 值。

这是真的?您如何从数据表中找出使用了哪种方法?

4个回答

增益绝对是 PSRR 的唯一重要部分。本质上,您所说的是运算放大器在反馈信号时可以抵消多少来自电源而不是来自电路输入的纹波。

让我们举一个简单的例子:一个理想的(无限开环增益)电压跟随器(输出直接连接到反相输入,从非反相输入馈电)。该电路的闭环增益为 1,但反馈(因为总增益非常高)意味着任何电源纹波都将被抵消,因为反馈迫使非反相和反相输入处于完美的锁步。

但是同样的例子,只是将运放的OPEN环路增益设为1,闭环增益仍然为1,然后运放突然跟不上同相输入和输出反相输入之间的变化. 因此,电源的所有纹波都将在输出端可见(本质上,运算放大器将变成噪声源,噪声是耦合的电源纹波)

我理解 stevenvh 怎么说增益没有意义,因为他的意思是闭环增益……但问题的增益是开环增益,是的,这就是 PSRR 中的一切。

编辑:为了回答你的问题,在这里稍微跟进一下,PSRR 与开环增益有关,但你引入的闭环增益越多,输出上的电源纹波就越多(因此你参考的 60dB更多)

原因如下:与我在上面给出的示例相同,只是这次您有一个真正的运算放大器(有限的开环增益)和反馈路径中的电阻,这意味着您具有某个值的闭环增益,例如 6dB。由于电阻器充当分压器,因此运算放大器必须过度补偿反馈到非反相输入的电源纹波。如果只能补偿 100dB 的电源纹波,则只能得到 94dB 的抑制。您引入的闭环增益越多,您能够抑制的电源纹波就越少。

整个对话源于开环和闭环增益的不同含义。

第二次编辑:你得到 60dB,或者我得到 94dB 的方式是你必须意识到你必须将 dB BACK 转换回来,所以例如你需要使用

20log10(101002010620)=94dB

20log10(1010020104020)=60dB.

是的,另一个在维基百科上说应该是 1mV 而不是 1µV 的人是正确的。

这里的混淆是PSRR(电源抑制比)是一个通用术语,在实践中实际上用于指代多种事物。通常,它是将参数变化与电源直流电压电平变化进行比较的比率。

例如,ADC 中的 PSRR 通常用于表示增益误差与电源直流电压变化的比率。

其中一些来自混淆首字母缩写词 PSRR,它可以用作:

如上所述,“电源抑制比”是测量参数与电源直流电压变化之间的比率。

“电源纹波抑制”这个术语通常是电源上的交流电压与输入或输出上的交流电压之比。但是,在线性稳压器之类的情况下,这也可以是输入与输出的比率。

让我们看一个例子: http: //focus.ti.com/lit/ds/symlink/opa121.pdf


在这里,您将在第 2 页的表格中看到“偏移电压”部分列为“电源抑制”的值。

这是一个“电源抑制比”,将电源直流电平的变化与输出偏移电压的变化进行比较。


在第 3 页的“输入失调电压”部分列出的值作为“电源抑制”。

这是一个“电源抑制比”,将电源电平的变化与输入失调电压的变化进行比较。


查看第 4 页上的图表,我们看到“电源抑制与频率”的图表。

这是交流纹波抑制的“电源纹波抑制”测量,它是电源纹波与输入纹波的比率。


最后一个可能有点令人困惑,因为对于运算放大器,“电源纹波抑制”通常被指定为电源纹波与输入纹波的比率。这通常是带有反馈的设备的情况,或者在运算放大器的情况下,通常与反馈一起使用。

对于没有反馈的设备,例如 D 类音频放大器,“电源纹波抑制”通常只是电源纹波与输出纹波的比率,“电源抑制比”是衡量对电源 DC 电平的影响的量度输出失调电压。

总之,“PSRR”并没有真正的硬性定义,并且经常使用其他术语,例如“电源抑制”、“纹波抑制”、“电源抑制”等。重要的是它们总是描述电源对相关电路影响的测量值。要弄清楚测量的真正含义,您必须考虑测量的上下文以及设备的操作模式。

编辑:以下是制造商不同用途的一些示例:

National Semiconductor:对交流使用术语“电源抑制比”,对直流使用“直流电源抑制比”。

Maxim : 对直流使用“电源抑制比”,对交流使用“纹波抑制”

TI:对运算放大器使用“电源纹波抑制 (PSRR)”LDO 和各种形式的“电源抑制”(参见上面的数据表)。

Analog Devices:使用“电源抑制比”将其定义为与输入或输出相关,甚至认为如果 PSRR 以 dB 表示,则不应使用术语 PSRR,而应使用 PSR(电源抑制)。

还有更多的例子,但我会留在那里。

再说一次,这里确实没有标准化的定义,这完全取决于上下文。

在 Intersil 的网站上有一个运算放大器测试程序的 PDF 显示 PSRR 是指放大器输入。根据我的计算,维基百科的 1uV 输出噪声应该是 1mV。

20log(1V1mV/100)= 100分贝

Microchip 的运算放大器拓扑论文是这样解释的:

“在闭环系统中,放大器不理想的电源抑制能力表现为失调电压误差......”

PSRR(dB)=20logΔVSUPPLYΔVOS

PSR(VV)=ΔVOSΔVSUPPLY

在哪里

VSUPPLY=VDDVSS

ΔVOS=PSR 引起的输入失调电压变化

它还继续说 PSR 不好对于由电池供电的高增益闭环放大器不利,因为电源电压的直流变化(随着电池放电)将对输出产生可测量的影响,因为输入偏移变化。