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从理论上讲,无论电源做什么,OpAmp都应表现良好。
当我们离开了运算放大器的理论模型时(请记住,基本符号上甚至没有电源引脚,只有IN +,IN-和OUT),我们必须考虑越来越多的实际电路带来的细节。
当然,许多内容对您来说显而易见,但请相信我-我们最终会得到答案。
首先,输出不得超过提供给放大器的电压。
然后,当输出试图将电压推或拉到接近轨电压时,性能会变差。当然,这将在很大程度上取决于OpAmp的设计-轨到轨放大器有望在输出端为您提供所有可用电压。
只要我们看一下直流供电的OpAmp,任何在最大输出摆幅规格范围内的信号都将起作用,并且您可以为OpAmp提供数据表允许的任何正负电压(彼此之间接地,但请注意,运算放大器无法知道接地的实际位置;提供+3 V和-7 V完全没有问题-您的放大器将尝试保持在10 V的范围内工作)。
内部电流源,差分级和输出驱动器的设计使得OpAmp可以尽快消除电源轨上的任何变化。
只有电源轨的变化变化足够快时,您才会开始注意到效果。通常,这设置在大约100 Hz至大约10 kHz之间的某个位置。
最好的部分是:它在数据表中指定;寻找PSRR(电源抑制比)。
对于直流到低频(60 ... 120 dB),该值通常很高,并且在某个点以上看起来像简单的低通特性的情况下开始降低。请注意,我们谈论的是拒绝,因此即使斜率在图表上下降,它实际上也是高通:
请注意,图像中的文字显示:±15 V-那么对运算放大器的电源引脚实际做了什么?
与任何好的数据表规范一样,还有一个测试电路可以告诉您如何进行测量:
这也解释了为什么图表中有两条线(-PSR和+ PSR)。例如,运算放大器的内部电流源有时将其负载从正电源馈入,有时会馈入负电源,并且内部设计不是绝对对称的。
以优秀的ol'741为例:
只有最右边的输出级是对称的,其他所有的都不对称。更高级的部分仍将在一定程度上遵循此基本原理。
概括地说:对于DC和低频,请查看DC规格(轨到轨对增益和失真有哪些限制?)。对于更高的频率,请查看PSRR。如果对电源波动采用步进,则会产生混合,因为步进除了从一个直流电平到另一个直流电平的明显跳变外,还由一些高频部分组成,这会导致输出扰动,因为任何更高的电平-频率部分,它不能被OpAmp拒绝。
我此处未介绍的内容可以在ADI公司的教程MT-043中得到解答。这也是我从中获取图像的地方(741电路除外)。
有一个可接受的答案,但我想提一个具体的例子:音频功率放大器。
这些通常由不受监管的电源供电。预期在整流的交流市电频率下会有几伏的波动,通常更多地取决于电流需求。大多数情况下,当整流二极管不导通时,电源电压会根据输出电流除以大电源电容器的值而下降。
同样,轨电压将根据信号的幅度而变化。收听时,音量较大的部分将吸收更多电流,从而降低电源电压。安静的部分不会。因此,除整流电源频率外,轨电压还在0.1-2 Hz范围内摆动。
这些放大器通常实现为分立式运算放大器,可以通过多种技巧来提高PSRR。分立式运算放大器具有GND端子,因此可以通过廉价的电容器将对电源最敏感的内部节点旁路到地。补偿电容器是运算放大器中不良PSRR的主要来源,因为必须参考其中的一种电源。在分立式运算放大器中,这可以缓解。
结果是,您可以毫无问题地获得巨大的收益。实际上,带有可调节电源轨的功率放大器非常奇特,只有在megabuck发烧音响设备中才会遇到,实际上,这是浪费金钱。
所以这是一个真实的例子;)
如果导轨在移动,信号会如何处理?(让我们说那里移动缓慢,例如小于5Hz,可能不时有1V的变化)不仅仅是在不同的电平上削波?
LF PSRR很大,所以什么也没发生。
运算放大器的HF PSRR较低,因此不喜欢在电源上产生HF振铃或其他HF噪声源(如滤波效果差的开关稳压器)的去耦问题。LF电源电压变化根本不重要。偏移电压可能会因热效应而漂移,但这应该很小。
opamp bootstrapping
其中轨道由输出信号所调制,以允许更宽的电压摆幅