某工程師使用開關電源為OPA132正電源供電,LDO為負電源供電,OPA132被設計為5倍同相放大,但是在實測電路發現輸出一直有一個大約5mV的電壓波動,這是怎么回事呢?
工程師所用的開關電源,開關頻率是200KHz,紋波大約是30mV。筆者分析電路的輸出波形,5mV的波動大約也是200KHz,就懷疑是噪聲從開關電源引入。經分析OPA132的手冊發現,在200KHz時,OPA132的+PSRR大約是30dB,根據公式(32)可得到:
可以求解出電源波動引起的等效輸入電壓波動△Vi為0.95mV(跟隨器1倍放大情況下),而現在電路是5倍放大,因此0.95mV被放大5倍后在電路的輸出端就變成了4.75mV。我們分析的是否正確呢?咱們仿真看下結果。
圖1-110OPA132的開關電源紋波仿真
圖1-110 是仿真結果,仿真原理圖中包含了兩個電路,左邊的電路是跟隨器,采用±15V供電,在正電源中加入了一個幅度15mV@200KHz(峰峰值是15mV*2=30mV)的電源波動來模擬開關電源的紋波。
可以看到跟隨器電路中,30mVpp@200KHz的電源紋波在輸出端產生了1mVpp的波動,與前文分析的0.95mV基本一致。
第二個仿真圖是5倍放大,1mV的波動被5倍放大,在輸出端就產生了5mV的波動,與工程師所說的4.75mV基本一致。
咱們實現了發現問題->分析問題->驗證問題->解決問題的閉環分析思路。
右邊的波形看起來更直觀,紅色曲線是跟隨器的波動,綠色曲線是5倍放大后的波動,剛好是5倍關系。抑制這個干擾,只要更換低噪聲的LDO就可以了。
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審核編輯 黃宇
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