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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