一、运算放大器与电源抑制比的初遇

在电子电路领域，运算放大器是极为关键的元件。它能对信号进行放大、运算等多种处理，广泛应用于各类电子设备中。而在运算放大器的性能考量中，电源抑制比（PSRR）是一个不容忽视的重要指标。

PSRR 并不是运算放大器所独有的，在 LDO（低压差线性稳压器）和 DCDC 芯片等相关电路中，它也是关键的指标参数。通俗来讲，PSRR 是表征电路对电源电压波动抑制能力的关键指标，通常以 dB 为单位。通过这个指标，我们可以评估器件是否能有效抑制电源变化或噪声对输出信号的影响。

在运算放大器电路中，PSRR 参数描述了放大器在直流电源变化时保持输出稳定的能力。对于运算放大器而言，稳定的输出是至关重要的，而电源电压往往存在波动，这些波动可能来自于供电电源本身的不稳定性或者其他电路元件的干扰。PSRR 就像是一道防线，其数值越高，意味着这道防线越坚固，器件就能更好地隔离或抑制电源电压的变化，从而保障输出更稳定。这对于那些对信号精度要求较高的电路来说，意义非凡，比如音频放大电路，如果电源波动不能被有效抑制，就可能导致输出信号出现杂音等问题。

二、PSRR 的定义与计算

（一）量化敏感度

PSRR 量化了运算放大器对电源变化的敏感度。从计算角度来看，PSRR 涉及到输入失调电压的变化（ΔVio）和电源电压的变化（ΔVs），其计算公式为：PSRR = - 20log (ΔVio/ΔVs)。这里单位可以是 V/V 或 uV/V，也就是表示电源电压每变化 1V，对应的输入失调电压变化了多少 uV 或 V。但更常见的单位是 dB。

之所以公式中有个负号，是因为通常情况下 ΔVio＜ΔVs，所以 20log (ΔVio/ΔVs)<0，加上负号后，PSRR 就变成了正数。需要注意的是，当我们说 PSRR 越大越好时，是针对以 dB 为单位的情况，如果是 V/V 或 uV/V 单位则不能简单这样认为。这是因为在 dB 单位下，PSRR 的大小直观地反映了电源抑制能力的强弱。

（二）理想与现实

我们都希望运算放大器拥有理想的 PSRR，在理想状态下，PSRR 最好是无穷大，这样无论电源电压如何变化，都不会影响运放的输出。但在实际中，不同的运算放大器有不同的 PSRR 性能。例如 LM324，其 PSRR 的典型规格范围为 100dB，最小值为 65dB。这意味着在实际应用中，我们需要根据具体的电路要求来选择合适的运算放大器，以满足对电源波动抑制的需求。

三、PSRR 的影响因素

（一）温度的非线性影响

温度对 PSRR 的影响是非线性的。不同的运算放大器在温度变化时，PSRR 可能会增大，也可能会减小。以 LM324 为例，从其 PSRR~ 温度变化曲线可以看出，虽然整体变化幅度不是很大，但这种变化依然可能对电路性能产生影响。在一些对温度变化较为敏感的环境中，比如高温环境下的工业控制电路或者低温环境下的航天电子设备，就需要考虑温度对 PSRR 的影响，选择温度稳定性更好的运算放大器或者采取相应的温度补偿措施。

（二）频率的显著影响

频率对 PSRR 的影响更为显著。通常来说，频率越高，PSRR 越小。这意味着在高频情况下，电源噪声更容易耦合到运放的输出。特别是对于双电源供电的运放，其正负电源的 PSRR 参数可能不一样。比如在某些情况下，负电源的 PSRR 随频率的上升会急剧下降，而正电源的 PSRR 相对较好。

在实际电路设计中，我们需要根据供电电源的类型来考虑频率对 PSRR 的影响。如果使用 LDO 生成的输出电压对运放进行供电，由于 LDO 是线性电源且自身具有高 PSRR 特性，其输出电压纹波一般很小，此时我们不需要过于关注频率对 PSRR 的影响。但如果使用 DCDC 开关电源生成的输出电压对运放进行供电，就需要特别注意了，因为开关电源的输出纹波比较大。我们可以通过计算来量化输出的纹波幅值以及频率，进而评估其对于运放输入失调电压的影响。

四、高频下电源噪声的影响及应对

（一）对运放输出的干扰

在高频环境下，电源噪声会对运放输出产生严重干扰。随着频率升高，PSRR 降低，电源噪声更容易进入运放电路，导致输出信号出现失真、抖动等问题。这对于那些需要高精度信号处理的电路，如精密测量仪器、高速通信电路等，是非常不利的。这些干扰可能会使测量结果出现偏差，或者在通信过程中产生误码，影响整个系统的性能。

（二）应对策略

为了应对高频下电源噪声的影响，在电路设计中有一些有效的策略。首先，优先选用 LDO 对运放供电，这样可以减少电源纹波的产生。如果由于某些原因实在无法避免使用 DCDC 开关电源，那么一定要做好滤波。可以通过电感、电解电容、陶瓷电容组合来降低电源纹波。电感可以阻挡高频电流的变化，电解电容可以处理低频纹波，陶瓷电容则可以处理高频纹波，通过合理搭配这些元件，可以有效提高电源的质量，减少电源噪声对运放输出的影响，从而保障电路的稳定运行。同时，在电路设计和调试过程中，也可以通过增加测试点，实时监测电源电压和运放输出信号，及时发现和解决可能出现的问题。

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