电源适配器电压和电流

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电源适配器电压和电流

电源适配器电压定义为可使放大器工作在线性区的可接受的VDD（或+VCC）和VSS（或-VCC）之间的差值。如果电压差小于规定值，则放大器很可能无法可靠地工作。如果电源适配器电压高于规定值，虽然放大器可以按预期工作，但由于施加给放大器内晶体管的电压过大，很可能导致器件损坏。在产品数据手册的参数表中，通常会给出该放大器的绝对最大额定值（AbsoluteMaximumRatings），放大器的电源适配器电压一定不能够超过该数值。例如，OPA690的电源适配器电压最大额定值为±6.5V。
电源适配器电流（IDD、IQ或ICC）指定为空载条件下的电流。通常，当放大器带有负载时，拉电流主要会从VDD引脚输出，流经运放的输出级然后流向负载，而灌电流主要会导致VSS增加。
电源适配器参数（VSS、VDD和IDD、IQ）通常作为独立项出现在产品数据手册的参数表中。该参数偶而也会作为PSRR参数的测试条件。图所示为［1］THS4011、THS4012数据表的电源适配器参数。

电源适配器抑制比（PSRR）
1.电源适配器电压抑制比的定义
电源适配器抑制比（PSRR，PowerSupplyRejectionRatio）是与电源适配器抑制比参数kSVR相同的。它被定义为电源适配器电压的改变量与由此引起的输入失调电压改变量之比的绝对值。在一般情况下，电源适配器的两个端电压是对称变化的。它的单位是分贝（dB）。

电源适配器电压会影响到输入差分对的偏置点。由于输入电路固有不匹配，偏置点的改变会引起失调电压的改变，进而引起输出电压的改变。

对于双电源适配器运放，PSRR＝ΔVCC±/ΔVOS或者ΔVDD±/ΔVOS。ΔVCC±中的正负号表示正负电源适配器是对称地改变的。对于单电源适配器运放，PSRR＝ΔVCC/ΔVOS或者ΔVDD/ΔVOS。同时还应该看到，PSRR的生成机理是与共模抑制比CMRR相同的。因此，在数据手册中，PSRR也被归入直流参数。当把PSRR与频率的关系画成曲线时，这条曲线将随频率的增加而下降。
如果改变运放的供电电压，其输出电压本不应该发生变化，但是实际上它的确会有变化。如果供电电压改变X伏时引起的输出电压变化量与差分输入改变Y伏引起的输出变化相等，那么运放的PSRR=X/Y。在PSRR的定义中，假设电源适配器正负电压同时向相反方向改变同样的大小，否则将引起共模变化，令分析更为复杂。PSRR不同，对电源适配器正负电压的抑制效果也不同。

2.电源适配器电压波动对输出电压的影响
电源适配器电压波动对输出电压有直接的影响。
〖举例〗对于电池供电的放大器电路要求运放必须具有良好的电源适配器抑制性能。在图1.1.2所示电路中，使用电池来为放大器供电，放大器被配置为具有高闭环增益101V/V。

在电池的生命周期中，随着使用时间的推移，电池的输出电压会从5.75V逐渐降至4.75V。如果该放大器的电源适配器抑制比为500μV/V（或66dB），随着时间推移，放大器输出端的误差将为50.5mV。在一个满量程为4.096V的12位系统中，这相当于在电池的生命周期中，失调电压变化量的50.5倍。

PSR（V/V）=ΔVOS/ΔVSUPPLY
VOUT=（1+RF/RIN）（VIN+VOS）

在电池供电应用中，可以看见电池供电电压会在电池的整个生命周期中变化几百毫伏。若将此类应用中运放配置为高闭环增益，则要求运放必须具有良好的电源适配器抑制性能。

3.电源适配器抑制比的频率响应
电源适配器抑制比参数量化了放大器对电源适配器变化的敏感度。理想情况下，电源适配器抑制比应该是无穷大。一般放大器的电源适配器抑制比的范围为60～100dB。
与放大器的开环增益（AOL）特性一样，PSRR也是频率的函数，随着频率的升高，PSRR的数值开始下降。如图1.1.3所示［4］，电源适配器产生的变化（或者噪声，叠加在电源适配器上的噪声也会引起电源适配器电压的变化）在1kHz以下，＋PSRR约为130dB；之后，随着频率的上升，PSRR不断下降。而-PSRR随着频率的上升，不断下降。很明显，对高频电源适配器变化（噪声）的抑制能力要低于对直流和低频电源适配器变化（噪声）的抑制能力。

注意：开关电源适配器产生的噪声频率为50～500kHz或者更高。在这些频率范围，PSRR的几乎为零。所以，在电源适配器上的噪声会引起运算放大器在输出端产生噪声。对此，必须采用适当的旁路（去耦）技术。
在闭环系统中，放大器的电源适配器抑制能力略低于理想情况，它表现为失调电压误差的形式（PSRRERROR=ΔVOS）。描述这一误差的公式如下：

PSRR（dB）=20lg（ΔVSUPPLY/ΔVOS）

描述电源适配器抑制能力的公式为
PSR（V/V）=ΔVOS/ΔVSUPPLY
式中，VSUPPLY=VDD-VSS；ΔVOS表示电源适配器电压变化ΔVSUPPLY时，引起输出电压变化ΔVO折合到输入端的失调电压，ΔVOS＝ΔVO/ΔAvd。ΔAvd为放大器的直流放大倍数。

〖举例〗带有最小5倍增益的宽电源适配器范围、轨到轨输出仪器放大器INA827的PSRR（电源适配器抑制比）与增益和频率的关系［5］如图1.1.4所示，±PSRR（电源适配器抑制比）随着增益的增加而加大，随着频率的增加而减小。

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| 发布时间：2019.06.14 来源：电源适配器厂家

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