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运放参数的详细解释和分析-part5，电源抑制比DC-PSRR

Wayne Xu
Genius 9936 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA365, OPA376, LM2663

          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。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

        通常用dB表示。PSRR = 20log(⊿Vcc/⊿Vios)。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。单位一般用uV/V。如下图，是OPA365的datasheet中的表示，这个也不难理解。我们不用为找不到上式定义的比率dB值，而感动伤心。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。

        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。如下图是对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，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16bitsADC的信号产生误差。（16位ADC的一个LSB对应的变化为15ppm of FSR）。

        

  • TI__Intellectual 819 points

    您好，上面讲的关于电源电压变化所引起的输入失调电压以及输出失调电压的影响已经理解了。关于最后一点，输出失调电压对ADC的影响可否再给出一些更加详细的补充？

    “这足以使一个输送给16bitsADC的信号产生误差。（16位ADC的一个LSB对应的变化为15ppm of FSR）。”

  • Prodigy 250 points

    请问，如果是正负7.5V双电源给运放供电，变为正7.6，负7.4供电，计算电源电压变化量是多少呢？

  • 回复 David Zhao
    TI__Genius 9936 points

    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。

  • 回复 lee dowson
    TI__Genius 9936 points

    这相当于，电源电压没有变化。其实运放，无所谓正负电压。只要Vcc,与Vee之间的电压差满足要求，运放就会正常工作。

  • 回复 Wayne Xu
    Prodigy 16 points

    您好，依您之说，也就是只有在电源电压变动时，才需要考虑PSRR。PSRR的考虑也只是瞬时的，当电源电压变动到稳定值后，PSRR也就随之消失。

    我理解的是否正确。

  • 回复 nash steve
    TI__Expert 7190 points

    如果电源电压是理想稳定的，是可以认为没有PSRR的影响。

    您后面那句，当电源电压变动到稳定值后，那么由于PSRR的影响，就已经产生误差影响了。

  • Prodigy 111 points

    请问是否可以理解，保证运放能够正常工作的前提下，我们改变供电电压的值，Vout error 最大的误差是20uV

  • 回复 yyuan
    TI__Expert 7190 points

    20uV/V，是供电电压改变1V，Vout_error最大的误差是20uV。。。

  • Prodigy 194 points

    最后一句说的非常好，其几天做了一个DA，用LM2663给运放提供-5V，第一次测试，杂波很多，几乎将想要的信号淹没，最后我把LM2663的电容从47UF换成100UF后，电路调试成功了。反思一下，可能是第一次测试时运放的电压不稳定，导致失调电压太大的·缘故

  • Prodigy 194 points

    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。如下图是对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，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16bitsADC的信号产生误差。（16位ADC的一个LSB对应的变化为15ppm of FSR）。

    请问，‘’引起输入失调电压10uV的变化‘’是怎么算出来的？

  • 回复 li liu jie_jack
    Prodigy 120 points

    上面 附的表格不是有这个参数吗，20uV/V，变化500mV不就是0.5V吗，折半

  • Prodigy 40 points

    你好，对于PSRR的定义，电源的变化会带来失调电压的变化，所以务必保证电源的干净。但有一点没想明白：

    如果将一个OPAmp的供电系统由+/-5V改变为+/-15V，即使认为二者都是理想直流电源，是否也会带来失调电压的变化？如果会，是变好还是变差？

  • 回复 Iven Xu
    Intellectual 251 points

    请问这个失调电压的产生是由于同一电压对两个管子的影响不同引起的  其大小是跟供电电压大小有关，而不应该理解成波动。

    其是运放的特性

    即使是理想电源也无法避免是吗？

  • Prodigy 140 points

    大师您好， "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"，这段话我认为不完全正确，PSRR为有限制的原因还有一部分来源于运放的恒流源的非理想，即作为恒流源使用的那个MOS管存在“短沟道”效应，导致随着漏端电压升高，电流也会略有抬升（电流随电压变化了，不“恒流“了），进而这个非理想的恒流源不能抑制电压的变化，所以有的PSRR。我说的对吗？

  • Prodigy 140 points

    sorry,我刚刚说的应该属于AC-PSRR。您是对的，严谨一点，句子应该改为“DC-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”。  对不对？

  • Prodigy 140 points

    嗯，我刚刚说的是属于AC-PSRR, 电源电压的快速跃变会有高频电压分量。