放大器的高频率PSRR

2682 PSRR 放大器共模

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	OPA209、OPA2209、OPA4209			单位
参数		条件	最小值	典型值	最大值	单位
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。