Який ефект асиметрії напруги живлення в топологіях підсилювача підсилювача?

Який ефект а $\Delta V$ зсув напруги в одному з входів напруги живлення операційного апарата щодо його функціональної поведінки ($\Delta V$ може бути позитивним чи негативним)?

Припустимо, я проектую неінвертуючий підсилювач з та . Напруги живлення є; і . І мій opamp MCP6V31 . Якою буде вихідна напруга, якщо моя вхідна напруга - 1 кГц синусоїдальної напруги, 10 мВ пік-пік? $R_1 = 100k\Omega$$R_2 = 1k\Omega$$V_+ = +5.0V$$V_- = -4.5V$

Відповіді вище є певним чином незадовільними. Енді має неправильне припущення та розрахунок, тоді як "заповнювач місця", по суті, говорить про те, що нічого конкретного не можна сказати ... що не так.

Помилка Енді полягає в тому, що припустити, що в числовому прикладі PSRR повинен розглядатися на частоті 1 кГц, але його насправді потрібно враховувати в DC з урахуванням наступного твердження проблеми (я цитую, якщо він змінюється без повідомлення [знову]):

Припустимо, що я проектую неінвертуючий підсилювач з R1 = 100kO і R2 = 1kO. Напруги живлення є; V + = + 5,0 В і V - = - 4,5 В. І мій opamp MCP6V31. Якою буде вихідна напруга, якщо моя вхідна напруга - 1 кГц синусоїдальної напруги, 10 мВ пік-пік?

Отже, з графіка ми очікуємо приблизно -90 дБ PSRR при 0 Гц (DC), що перетворить на зсув постійного струму приблизно 3 мВ на виході. Для заявленого вхідного сигналу, який буде майже не помітний, оскільки на виході буде змінна складова 1Vp-p. Якщо опустити вхідний сигнал до 10 мікровольт п.п., зміщення постійного струму на виході, викликане дисбалансом рейки, безумовно буде помітним. Доказ LTspice.

Задане запитання:

Тепер скидаючи вхідний сигнал на десять мікровольт напружених сторінок.

Зараз на виході є видимий зміщення постійного струму. Тільки щоб переконати вас, що це спричинено здебільшого дисбалансом живлення, нижче - що відбувається, якщо використовувати ідеально врівноважені рейки при тих же вхідних сигналах 10 мікровольт.

Тут також є деякий зсув, спричинений іншими неідеальними характеристиками підсилювача (напруга зміщення входу, вхідні струми зміщення), але він набагато менший, ніж той, який був викликаний дисбалансом силової шини.

Очевидно, ви також можете скосити скоріше негативну рейку, якщо вона буде зміщена значно вгору (з урахуванням досить великого вхідного сигналу). Я не додаю для цього графік, оскільки це досить очевидно.

Якщо рейки живлення рухаються вгору і вниз, ви можете побачити, як це впливає на підсилювач, переглянувши графік коефіцієнта відключення живлення (PSRR): -

Я взяв це зображення із аркуша даних, і для сигналу 1 кГц, накладеного на силову рейку (позитивний чи негативний), є відхилення 45 дБ. Це означає, що якщо 1Vp-p 1 кГц на силовій рейці, на вході є еквівалентна напруга: -

$V_{INPUT} = 10^{(\frac{-45}{20})} = 5.62mV_{P-P}$

Якщо ваш прибуток є єдністю, ви побачите це напруга на виході. Якщо ваш коефіцієнт підсилення 10, ви побачите цю напругу в десять разів.

EDIT Строго кажучи, вам слід використовувати неінвертуючий коефіцієнт посилення для визначення шуму живлення, що бачиться на виході підсилювача. Це означає, що для інвертування конфігурації підсилювача з коефіцієнтом посилення всього 0,01 шум живлення на виході множиться на 1,01, а не 0,01. Вхідна напруга 1Vp-p 1 кГц, що подається через інвертуючий підсилювач з коефіцієнтом посилення 0,01, дасть вихід 10mVp-p, а якщо PSRR на частоті 1 кГц становить 45 дБ і є 1 кГц 1Vp-p на будь-якій силовій шині, все одно практично буде 5.62mVp-p шуму на виході, і це зіпсує сигнал.

PSRR у Вікіпедії

Залізничну асиметрію важко визначити, не знаючи внутрішньої топології підсилювача. Дуже багато людей думають, що підсилювач - це підсилювач, але насправді існує багато різних впроваджень та технологій та компромісів.

Ви не отримаєте остаточних відповідей (якщо дизайнер тут не ховається), але загалом асиметрія проявляється двома способами. Перший - це екскурсія по сигналу, коли рейка зміщена, діапазон роботи також зміщується, якщо у вас є рейка до рейкової оп-підсилювача і ви рухаєте рейку, то сигнал також буде рухатися.

Другий випуск проявляється в спотворенні продуктів, часто внутрішня схема має додаткову функціональність, одна посилається на верхню рейку, а інша посилається на нижню рейку і обидві з дещо різними точками роботи, коли сигнал рухається через різні режими роботи оп-підсилювач різного ефекту спливає і проявляється в основному як продукти спотворення (або різниці швидкостей зменшення).

Щоб повністю зрозуміти це, вам знадобиться вивчити підсилювач набагато більше, ніж потрібно насправді.

Більшість обмежень вбудовані в опис даних. Якщо ви знаєте, що ви робите, ви можете отримати підказки щодо внутрішньої топології.