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关于运算放大器电源抑制比(PSRR)仿真的问题

大家好,我是小小的电子之路,这是我的第30篇原创文章,很高兴与大家一起分享~

原文出自微信公众号【小小的电子之路】

最近在用运算放大器仿真电源抑制比的时候遇到了一个小bug,仿真的时候发现仿真软件,或者说仿真模型,好像将电源抑制比定义为了运算放大器电源电压的变化与其引起的运算放大器输出误差的比值,但是,电源抑制比的正确定义为运算放大器电源电压的变化与其引起的运算放大器输入误差的比值

虽然这两句话只有一个字的区别,但是二者对电路产生的影响却大不相同。

若定义为输出误差,则电源电压的变化对电路输出的影响与电路放大倍数无关;

若定义为输入误差,则电源电压的变化对电路输出的影响与电路放大倍数有关;

因此,在仿真软件中,无论放大倍数多大,电源电压导致的输出误差并不会发生变化,但是,在实际应用中则不然,电源电压导致的输出误差会随着放大倍数的变化而变化。

接下来通过仿真软件和OPA388仿真模型来复现一下这个问题。

1、电源抑制比仿真

通过仿真结果可以看出,在40MHz频率处,OPA388的电源抑制比仿真结果约为40dB,这就意味着,当电源存在2uVpp@40MHz的纹波电压时,将会产生一个20nVpp@40MHz的误差,软件将这个误差等效在了输出端。

2、纹波2uVpp@40MHz+一倍放大

当电路设计为电压跟随器,即一倍放大时,可以看出,输出确实存在一个20nVpp@40MHz的误差。

3、纹波2uVpp@40MHz+十倍放大

当电路设计为十倍同相放大时,可以看出,输出仍然是一个20nVpp@40MHz的误差,但是,在实际电路应用中,这个误差将会被放大十倍。

但是,在经过朋友指点,试了较低纹波频率之后,发现仿真软件对电源抑制比的定义是正确的,没有错,具体验证如下:

4、纹波2uVpp@100kHz+一倍放大

当电路设计为电压跟随器,即一倍放大时,可以看出,输出存在一个1nVpp@100kHz的误差。

5、纹波2uVpp@100kHz+十倍放大

当电路设计为十倍同相放大时,可以看出,输出存在一个10nVpp@100kHz的误差。

综上所述,在电路放大倍数不同时,电路输出误差也不同,相比于一倍放大,电路放大倍数设置为十倍时,电源纹波产生的输出误差也被放大了十倍至于为什么之前纹波频率为40MHz时仿真结果不对,仿真模型的准确度可能是一个怀疑方向。

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