Relación entre la PSRR y la ganancia

Question

Wikipedia dice que relación de rechazo de la fuente de alimentación (PSRR) es la relación entre el ruido de salida referido a la entrada frente al ruido en la fuente de alimentación:

La PSRR se define como la relación entre la variación de la tensión de alimentación a la tensión de entrada equivalente (diferencial) que produce en el op-amp

Diseño de buena calidad de circuitos integrados Cmos analógicos de Razavi parece decir lo mismo:

La relación de rechazo de la fuente de alimentación (PSRR) se define como la ganancia de la entrada a la salida dividida por la ganancia de la alimentación a la salida.

Entonces, ¿el rechazo global de la fuente de alimentación a la salida varía con la ganancia en bucle cerrado del amplificador óptico?

¿Así que un op-amp con una ganancia de +40 dB y una PSRR de 100 dB, con un ruido de 0 dBV en la fuente de alimentación, tendría un ruido de -60 dBV en la salida? El ejemplo de la Wikipedia parece decir que sería -120 dBV, lo que no entiendo.

¿Hay también un componente de salida de la PSRR? Por ejemplo, si se reduce la ganancia del amplificador, el ruido referido a la entrada disminuiría, ¿verdad? Pero, ¿hay entonces un componente constante acoplado desde la fuente de alimentación a través de las etapas de salida que empieza a dominar?

Dispositivos analógicos MT-043 Por otro lado, dice:

La PSRR o PSR puede referirse a la salida (RTO) o a la entrada (RTI). El valor de RTI puede obtenerse dividiendo el valor de RTO por la ganancia del amplificador. En el caso del amplificador óptico tradicional, ésta sería la ganancia de ruido. Hay que leer atentamente la hoja de datos, porque la RSP puede expresarse como valor RTO o RTI.

¿Es esto cierto? ¿Cómo se averigua en la hoja de datos qué método se utiliza?

Answer 1

La ganancia es absolutamente la ÚNICA parte importante de la PSRR. Esencialmente lo que estás diciendo es cuánto puede un op-amp cuando retroalimentar una señal cancelar cualquier ondulación introducida desde la fuente de alimentación, no desde la entrada del circuito..

Tomemos un ejemplo sencillo: un seguidor de tensión ideal (ganancia de bucle abierto infinita) (salida ligada directamente a la entrada inversora, alimentada desde la entrada no inversora). El circuito tiene una ganancia de bucle cerrado de 1, pero la retroalimentación (ya que la ganancia global es MUY alta) significará que cualquier ondulación de la fuente de alimentación se cancelará debido a la retroalimentación que obliga a las entradas no inversoras y a las inversoras a estar en perfecta sintonía

Pero tomemos el MISMO ejemplo, pero hagamos que la ganancia de bucle abierto del amplificador óptico sea 1, aún con una ganancia de bucle cerrado de 1, entonces de repente el amplificador óptico no puede seguir el ritmo de los cambios entre la entrada no inversora y la entrada inversora de salida. Y por lo tanto todo el rizado de la fuente de alimentación sería visible en la salida (esencialmente el amplificador óptico se convertiría en una fuente de ruido con el ruido siendo el rizado de la fuente de alimentación acoplada)

Entiendo CÓMO stevenvh podría decir que la ganancia no es significativa, porque se refería a la ganancia de bucle CERRADO... Pero la ganancia de la pregunta es la ganancia de bucle ABIERTO, y SÍ, eso es TODO en PSRR.

EDITAR : Y para responder a tu pregunta, sólo para seguir un poco más, la PSRR está relacionada con la ganancia de bucle abierto, pero cuanto más ganancia de bucle cerrado introduzcas, más ondulación de la fuente de alimentación obtendrás en la salida (de ahí los 60dB a los que haces referencia más arriba)

He aquí la razón: El mismo ejemplo que doy arriba, excepto que esta vez tienes un amplificador óptico REAL, (ganancia de bucle abierto finita), y resistencias en su ruta de retroalimentación, lo que significa que tienes una ganancia de bucle cerrado de algún valor, digamos 6dB. Dado que las resistencias se comportan como un divisor de tensión, el amplificador óptico tiene que sobrecompensar la ondulación de la fuente de alimentación que se devuelve a la entrada no inversora. Si sólo puede compensar 100dB de ondulación de la fuente de alimentación, sólo obtendrá 94dB de rechazo. Cuanta más ganancia de bucle cerrado se introduzca, menos rizado de la fuente de alimentación se podrá rechazar.

Toda la conversación surge de los distintos significados de la ganancia en bucle abierto y en bucle cerrado.

2ª EDICIÓN: Y la forma en que se obtiene 60dB, o yo obtengo mis 94dB es que hay que darse cuenta de que hay que convertir dB ATRÁS así que por ejemplo hay que usar

$$ 20 \log10\left(\frac{10^\frac{100}{20}}{10^\frac{6}{20}}\right) = 94 \mathrm{dB} $$

$$ 20 \log10\left(\frac{10^\frac{100}{20}}{10^\frac{40}{20}}\right) = 60 \mathrm{dB}. $$

Y SÍ tiene razón el otro tipo que dijo que debería ser 1mV y no 1µV en la Wikipedia.

Answer 2

La confusión aquí es que PSRR (Power Supply Rejection Ratio) es un término general que en la práctica se utiliza para referirse a múltiples cosas. En general, es una relación que compara un cambio en un parámetro con un cambio en el nivel de tensión continua de la fuente.

Por ejemplo, la PSRR en un ADC se suele utilizar para referirse a la relación entre el error de ganancia y el cambio en la tensión continua de la alimentación.

Parte de esto se debe a la confusión del acrónimo PSRR, que puede utilizarse como:

"Relación de rechazo de la fuente de alimentación" que es, como se ha mencionado anteriormente, una relación entre un parámetro medido y un cambio en la oferta Tensión continua .

y

"Rechazo a la ondulación de la fuente de alimentación" que es el término que es, en general, la relación de Tensión AC en el suministro a Tensión AC en la entrada o en la salida. Pero también puede ser una relación entre una entrada y una salida en el caso de algo como un regulador lineal.

Veamos un ejemplo: http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/opa121.pdf

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Aquí verá en la tabla de la página 2 un valor que figura en la sección "Tensión de compensación" como "Rechazo de suministro".

Se trata de una "relación de rechazo de la fuente de alimentación" que compara los cambios en el nivel de CC de la fuente con los cambios en la tensión de offset de la salida.

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En la página 3 aparece un valor en la sección "Input Offset Voltage" como "Supply Rejection".

Se trata de una "relación de rechazo de la fuente de alimentación" que compara los cambios en el nivel de alimentación con los cambios en la tensión de offset de entrada.

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Si miramos las tablas de la página 4, vemos un gráfico de "Rechazo de la fuente de alimentación frente a la frecuencia".

Se trata de una medida de "Rechazo a la ondulación de la fuente de alimentación" del rechazo a la ondulación de la CA, que es la relación entre la ondulación de la fuente y la ondulación de la entrada.

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Esto último puede ser un poco confuso, ya que para un amplificador óptico el "Rechazo a la ondulación de la fuente de alimentación" suele especificarse como una relación entre la ondulación de la fuente y la ondulación de la entrada. Este será el caso de los dispositivos con retroalimentación o, en el caso de un op-amp, se utilizan generalmente con retroalimentación.

Para los dispositivos sin realimentación, los amplificadores de audio de clase D, por ejemplo, el "rechazo a la ondulación de la fuente de alimentación" suele ser sólo una relación entre la ondulación de la fuente de alimentación y la ondulación de la salida, y la "relación de rechazo de la fuente de alimentación" es una medida del impacto en el nivel de CC de la fuente de alimentación con respecto a la tensión de desplazamiento de la salida.

En resumen, no existe una definición clara de "PSRR" y a menudo se utilizan otros términos como "rechazo de la alimentación", "rechazo de la ondulación", "rechazo de la fuente de alimentación", etc. Lo importante es que siempre son mediciones que describen el efecto de la fuente de alimentación en el circuito en cuestión. Para saber qué significa realmente la medición hay que tener en cuenta el contexto de la misma, así como el modo de funcionamiento del dispositivo.

EDITAR: Estos son algunos ejemplos de diferentes usos por fabricante:

National Semiconductor : Utiliza los términos "Relación de rechazo de la fuente de alimentación" para la CA y "Relación de rechazo de la fuente de alimentación de CC" para la CC.

Maxim : Utiliza la "Relación de rechazo de la fuente de alimentación" para la CC y el "Rechazo de ondulación" para la CA

TI : Utiliza el "Rechazo de ondulación de la fuente de alimentación (PSRR)" LDOs y varias formas de "Rechazo de la Fuente" para Op-amps (ver hoja de datos arriba).

Dispositivos analógicos : Utiliza "Power Supply Rejection Ratio" lo define como relativo a la entrada o a la salida, e incluso argumenta que el término PSRR no debería usarse si se expresa en dB sino que debería usarse PSR (Power Supply Rejection).

Hay muchos más ejemplos, pero lo dejaré así.

Así que, de nuevo, no hay una definición estandarizada, todo depende del contexto.

Answer 3

Hay un PDF de los procedimientos de prueba de los op-amps en el sitio web de Intersil aquí que muestra que la PSRR está referida a la entrada del amplificador. Según mis cálculos, el ruido de salida de 1uV de Wikipedia debería ser de 1mV.

\$20 \log(\frac{1\mathrm V}{1\mathrm{mV}/100})\$ = 100dB

Answer 4

Documento sobre topologías de op-amp de Microchip lo explica así:

"En un sistema de bucle cerrado, una capacidad de rechazo de la fuente de alimentación menos que ideal de un amplificador se manifiesta como un error de tensión de compensación..."

\$ PSRR(dB) = 20 log \frac {\Delta V_{SUPPLY}}{\Delta V_{OS}} \$

\$ PSR(\frac{V}{V}) = \frac {\Delta V_{OS}}{\Delta V_{SUPPLY}} \$

donde

\$ V_{SUPPLY} = V_{DD} - V_{SS}\$

\$ \Delta V_{OS} = \$ cambio de la tensión de offset de entrada debido a la PSR

También dice que tener una mala PSR no es bueno para los amplificadores de bucle cerrado de alta ganancia alimentados por baterías, ya que el cambio de CC en la tensión de alimentación (a medida que la batería se descarga) tendrá un efecto medible en la salida debido al cambio de compensación de entrada.