电源抑制比AC-PSRR详细分析

AC-PSRR

运放的datasheet参数表格中往往给出的是DC-PSRR，而AC-PSRR往往以图表的形式给出。AC-PSRR相对DC-PSRR在实际的应用电路中显得更有价值，却时常被我们忽略。

然而，被我们忽略的常常是关键。下图是OPA376datasheet中的PSRR图表，从图表中我们可以看出两点信息：

（1）PSRR是随电源交流频率的上升而下降的（PSRR在高频下之所下下降是由于环路增益的下降）

（2）正负电源的AC-PSRR不同（正负电源的抑制比之所以不一样，是由于内部结构并不是对正负电源对称的，比如说PMOS型的运放输入端，那么输入端对正电源是电流源，对负电源是差分转单端电路，所以等效的PSRR计算电路也不一样）。

下图是说明了一个在电源上出现的峰峰值为100mV，频率为20kHz的纹波，会使放大电路的输出端增加一个20uV，20kHz的噪声信号。

通常，运放的应用电路中使用线性电源对运放供电，对运放的电源进行滤波。但在一些手持式设备为了提高效率，降低功耗，不得不使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的水平。

在这个频率点上，运放的PSR能力下降的非常快。如OPA376在100kHz时，PSRR只有50dB了。

与高于100dB的DC-PSRR相去甚远。另一个问题在单电源的设备中，开关电源buck-boost常被用来将正电源转化为负电源，可以看到上图中运放对负电源的AC-PSRR只有35dB左右。关于运放的PSRR测量方法，可以见上篇文章。

上面提到运放使用开关电源供电时，由于PSRR随频率的上升而下降。使得运放在输出端有很大的纹波噪声。

下面提供一个简单的办法，只适合于低功耗的运放。在DC-DC输出的电源与运放的电源之间加一个小电阻（如下图），如果运放的功耗小于5mA。则这个10欧电阻产生的压降小于50mV。[ 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。可后接一级高PSRR的LDO降压，以降低运放电源噪声。也可采用这种简单方法，加一个简单的RC滤波，再给运放供电。]

下面看一下这个电路的效果如下图，在100kHz时频响为-36dB这相当于给运放增加了36dB的PSRR（可以这样理解：实际上就是RC低通滤波器帮助了运放先行进行了滤波，即先行帮助运放进行纹波抑制）。这个功耗损失换取这个效果还是很值得的。

另一个有效的方法是，使穿心电容给电源滤波，穿心电容是一种三端电容，但与普通的三端电容相比，由于它直接安装在金属面板上，因此它的接地电感更小，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，这两个特点决定了穿心电容具有接近理想电容的滤波效果。