运放PSRR与开关电源纹波分析的实际案例分享!

mary98111 · 发表于 2024-7-21 08:52:04

某工程师使用开关电源为OPA132正电源供电，LDO为负电源供电，OPA132被设计为5倍同相放大，但是在实测电路发现输出一直有一个大约5mV的电压波动，这是怎么回事呢？

工程师所用的开关电源，开关频率是200KHz，纹波大约是30mV。笔者分析电路的输出波形，5mV的波动大约也是200KHz，就怀疑是噪声从开关电源引入。经分析OPA132的手册发现，在200KHz时，OPA132的+PSRR大约是30dB，根据公式(32)可得到：

可以求解出电源波动引起的等效输入电压波动△Vi为0.95mV（跟随器1倍放大情况下），而现在电路是5倍放大，因此0.95mV被放大5倍后在电路的输出端就变成了4.75mV。我们分析的是否正确呢？咱们仿真看下结果。

图1-110 OPA132的开关电源纹波仿真

图1-110 是仿真结果，仿真原理图中包含了两个电路，左边的电路是跟随器，采用±15V供电，在正电源中加入了一个幅度15mV@200KHz（峰峰值是15mV*2=30mV）的电源波动来模拟开关电源的纹波。

可以看到跟随器电路中，30mVpp@200KHz的电源纹波在输出端产生了1mVpp的波动，与前文分析的0.95mV基本一致。

第二个仿真图是5倍放大，1mV的波动被5倍放大，在输出端就产生了5mV的波动，与工程师所说的4.75mV基本一致。

咱们实现了发现问题->分析问题->验证问题->解决问题的闭环分析思路。

右边的波形看起来更直观，红色曲线是跟随器的波动，绿色曲线是5倍放大后的波动，刚好是5倍关系。抑制这个干扰，只要更换低噪声的LDO就可以了。

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