了解電源紋波抑制比 PSRR

PSRR，就是 Power Supply Rejection Ratio 的縮寫(xiě)，中文含意為“電源紋波抑制比”。也就是說(shuō), PSRR 表示把輸入與電源視為兩個(gè)獨立的信號源時(shí)，所得到的兩個(gè)電壓增益的比值?；居嬎愎綖椋?/p>本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/233392.htm

PSRR = 20log[(Ripple(in) / Ripple(out))]

PSRR 的單位為分貝(dB)，采用對數比值。

從上面的式子可以看出，影響輸出信號的因素除了電路本身之外，還受到了供電電源的影響。PSRR 是一個(gè)用來(lái)描述輸出信號受電源影響的量，PSRR 越大，輸出信號受到電源的影響越小。

還可得出，輸出電壓 Vout 是 Vin 與電源電壓 VCC 的函數。如果輸入信號 Vin 變化了 ⊿Vin，輸出信號的變化量 ⊿Vout是由輸入到輸出的電壓增益 Av 乘以輸入電壓的變化量 ⊿Vin。如果把電源電壓變化 ⊿VCC看作一個(gè)很小信號，由于電源電壓變化導致的輸出電壓的變化量 ⊿Vout 則為電源電壓到輸出的電壓增益 Avo 乘以電源電壓變化量 ⊿VCC。

不穩定的供電電壓勢必會(huì )影響輸出信號的波形，影響的幅度取決于 PSRR。所以需要側重于運放等的去耦設計和電源的設計（通常較多用 LDO 線(xiàn)性電源給運放供電）。PSRR 是在單位閉環(huán)增益情況下得到的，因此在負反饋應用中引起的輸出變化需乘以閉環(huán)增益。

一般地，PSRR 有3個(gè)具體參數：+PSRR，-PSRR，+/-PSRR。表示從某個(gè)電源端或兩個(gè)電源端分別或同時(shí)異向低頻變化，在運放差分輸入端引入的傳輸或影響量值。如上所分析的：⊿Vps=1V 的電源變化，在 PRSS=80dB 運放輸入端，導致 ⊿Vdi=100uV的變化（PSRR=20log⊿Vps/⊿Vdi）。于是運放輸出電壓產(chǎn)生的變化：⊿Vo=⊿Vdi（1+Rf/Ri）；Rf--反饋電阻，Ri--輸入電阻。

再來(lái)談?wù)?PSRR與音質(zhì)的關(guān)系。聲音質(zhì)量是用戶(hù)接口的重要因素之一，其中，音頻放大器的作用是對輸入信號放大，同時(shí)抑制噪聲。在放大器中，一個(gè)主要噪聲源是電源線(xiàn)路本身。通過(guò)從 PSRR 切入，我們就可以分析出放大器如何放大輸入信號，并抑制電源線(xiàn)引入噪聲的性能。 在此情況下，放大器自身的 PSRR指標更加重要。放大器的 PSRR 越高，越有利于設計。簡(jiǎn)而言之，性能提高 3dB，代表系數為 2。舉例說(shuō)，提供 6dB更佳性能的放大器，其降噪性能將會(huì )提高 4 倍。

而且，對于耳機驅動(dòng)器來(lái)說(shuō) PSRR 是一個(gè)關(guān)鍵參數。為了保證合理的信噪比，必須抑制電源在耳機放大器輸出端產(chǎn)生的噪聲。例如，基于 CD 或DVD 播放器的動(dòng)態(tài)范圍能夠達到 90dB，假如有 100mV 的噪聲疊加在音頻電源電壓上，而且絕大部分噪聲頻譜位于音頻頻帶以?xún)?，為保?0dB 的動(dòng)態(tài)范圍、耳機驅動(dòng)器的輸出噪聲必須將低至 30mV 以?xún)?。這樣，耳機驅動(dòng)器的 PSRR 必須在感興趣的頻帶內高于70dB。為在音頻范圍內達到如此高的電源抑制比，需要嚴謹的電路設計，特別是放大器對電源噪聲的抑制能力。大多數運算放大器在直流附近具有非常高的PSRR，但隨著(zhù)頻率的升高，PSRR 會(huì )急劇下降(通常為 -20dB/十倍頻程)，許多運算放大器的 PSRR 在 20kHz 頻點(diǎn)處已經(jīng)跌落到40dB 以下。

有些 DC/DC 轉換器在音頻頻譜的高頻端存在較強的噪聲，雖然人耳幾乎聽(tīng)不到這個(gè)頻段的噪聲，但可以檢測到它們在耳機輸出端產(chǎn)生的噪聲。許多音頻DAC(或CODEC) 帶有耳機驅動(dòng)器，但人們很少留意其 PSRR 指標；而且，這些產(chǎn)品的Datasheet 也很少給出 PSRR隨頻率的變化曲線(xiàn)。如果耳機放大器缺乏足夠高的 PSRR，可以采用一個(gè)外部 LDO為耳機放大器提供一個(gè)低噪聲電源。音頻電路中比較通用的供電電源是 +5V，采用 LDO 能夠獲得足夠的電源抑制比，但使某些節點(diǎn)處的電壓可能跌至4.7V 左右。

隨著(zhù)集成度不斷提高，電源電流的量級要求也日益增加。終端用戶(hù)希望能延長(cháng)電池使用時(shí)間，即需要非常高效的 DC/DC 轉換過(guò)程、使用效率更高的開(kāi)關(guān)穩壓器。然而與線(xiàn)性穩壓器相比，開(kāi)關(guān)穩壓器會(huì )在電源線(xiàn)中產(chǎn)生更多紋波。

綜上，PSRR 在 ADC、DAC、RF 等應用方面都是一個(gè)很關(guān)鍵的參數，值得設計者留意。