了解l电源纹波PSRR----转摘

本文介绍了电源纹波抑制比(PSRR)的概念,它是衡量输出信号受电源影响程度的指标。PSRR越高,输出信号受电源波动影响越小。在音频设备中,PSRR尤为重要,因为它直接影响音质。文章讨论了PSRR与音质的关系,以及在耳机驱动器和音频放大器设计中的考虑因素。对于高要求的应用,可能需要额外的电源滤波或使用低噪声线性稳压器来提升PSRR。

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PSRR,就是 Power Supply Rejection Ratio 的缩写,中文含意为“电源纹波抑制比”。也就是说, PSRR 表示把输入与电源视为两个独立的信号源时,所得到的两个电压增益的比值。基本计算公式为:

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

PSRR 的单位为分贝(dB),采用对数比值。


从上面的式子可以看出,影响输出信号的因素除了电路本身之外,还受到了供电电源的影响。PSRR 是一个用来描述输出信号受电源影响的量,PSRR 越大,输出信号受到电源的影响越小。


还可得出,输出电压 Vout 是 Vin 与电源电压 VCC 的函数。如果输入信号 Vin 变化了 ⊿Vin,输出信号的变化量 ⊿Vout 是由输入到输出的电压增益 Av 乘以输入电压的变化量 ⊿Vin。如果把电源电压变化 ⊿VCC 看作一个很小信号,由于电源电压变化导致的输出电压的变化量 ⊿Vout 则为电源电压到输出的电压增益 Avo 乘以电源电压变化量 ⊿VCC。


不稳定的供电电压势必会影响输出信号的波形,影响的幅度取决于 PSRR。所以需要侧重于运放等的去耦设计和电源的设计(通常较多用 LDO 线性电源给运放供电)。PSRR 是在单位闭环增益情况下得到的,因此在负反馈应用中引起的输出变化需乘以闭环增益。


一般地,PSRR 有 3个具体参数:+PSRR,-PSRR,+/-PSRR。表示从某个电源端或两个电源端分别或同时异向低频变化,在运放差分输入端引入的传输或影响量值。如上所分析的:⊿Vps=1V 的电源变化,在 PRSS=80dB 运放输入端,导致 ⊿Vdi=100uV 的变化(PSRR=20log⊿Vps/⊿Vdi)。于是运放输出电压产生的变化:⊿Vo=⊿Vdi(1+Rf/Ri);Rf--反馈电阻,Ri--输入电阻。


再来谈谈 PSRR 与音质的关系。声音质量是用户接口的重要因素之一,其中,音频放大器的作用是对输入信号放大,同时抑制噪声。在放大器中,一个主要噪声源是电源线路本身。通过从 PSRR 切入,我们就可以分析出放大器如何放大输入信号,并抑制电源线引入噪声的性能。 在

### LDO电源纹波抑制比PSRR计算方法与原理 #### 定义与基本概念 电源纹波抑制比(Power Supply Rejection Ratio, PSRR)用于衡量LDO芯片对输入电源纹波的抑制能力。它表示在特定频率范围内,输入电压中的纹波或瞬态变化如何影响输出电压的质量[^1]。 具体来说,PSRR可以被理解为输入端和输出端之间电压增益的比例关系。通常情况下,PSRR以分贝(dB)作为单位进行表达。例如,如果某个LDO芯片在1kHz下的PSRR值为65dB,则意味着该芯片能够有效降低输入纹波幅度约3162倍[^2]。 #### 影响因素 PSRR并非固定不变,而是受到多种条件的影响: - **工作频率**:随着频率升高,大多数LDO器件的PSRR性能会逐渐下降。这是因为高频信号更难通过内部补偿网络加以控制。 - **负载电流 (Iout)**:不同大小的负载电流可能改变反馈环路动态特性从而影响最终效果。 - **输入输出压差(Vin-Vout)**:较大的压差有助于提高稳定性并改善整体表现。 - **外部元件选择**, 如输出电容器及其ESR/ESL参数也会间接作用于总的结果之上[^3]. #### 计算公式 理论上讲,可以通过下面这个简化版方程来估算实际应用场合里的PSRR数值: \[ \text{PSRR} (\text{dB}) = 20 \cdot \log_{10}\left(\frac{\Delta V_\text{IN}}{\Delta V_\text{OUT}}\right)\] 其中: - \( \Delta V_\text{IN} \): 输入侧存在的交流成分(即所谓的“纹波”)的有效值; - \( \Delta V_\text{OUT} \): 经过处理之后到达输出端剩余部分对应量级. 举个例子来看的话,在前面提到过的案例当中,假设给定条件下测得\( \Delta V_\text{IN}=1V,\quad \Delta V_\text{OUT}=560uV\) , 那么代入上述通用模型即可得出结论: \[ \begin{aligned} &\Rightarrow& \text{PSRR}&=20\times\lg{(1/(560e^{-6}))}\\ && &=65[dB]. \end{aligned} \][^4] 值得注意的是,以上过程仅适用于理想状态的理想化近似推导;真实世界里还需要考虑更多复杂情况比如寄生效应等因素干扰所带来的偏差修正等问题。 ```python import math def calculate_psrr(v_in_ripple, v_out_ripple): psrr_db = 20 * math.log10(v_in_ripple / v_out_ripple) return round(psrr_db, 2) # Example usage with given values from the reference material. psrr_value = calculate_psrr(1, 560e-6) print(f"The calculated PSRR is {psrr_value} dB.") ``` 运行这段脚本将会打印出`The calculated PSRR is 65.0 dB.`这样的结果验证之前论述的一致性。 --- ###
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