关于两级运放 PSRR 的问题


关于基本的两级运放PSRR的分析,在许多书中都有介绍,但是具体的计算还是有些差别,例如 P.R.Gray Sansen 在各自的书中的分析方法,都还是不太一样。这里,我们通过比较实际的仿真曲线,来尝试对PSRR建立一些直观的印象

下图中是一个基本的N差分对输入的miller补偿的两级运放

N输入的miller补偿的两级运放

通过仿真,可以得到电源Vdd到输出的增益A_vdd, 运放的开环增益A_opamp, 以及对Vdd的电源抑制比PSRR+,如下图所示

PSRR+

观察A_vdd,可以看到基本上是受第二级电路的影响,输出在较低频率下为M6与M5的rds分压,随着频率增加,在运放主极点附近,看向M6的阻抗开始下降(具体可见之前文章的分析),一直到1/gm6的大小,由分压关系,可以看到A_vdd的增加。频率进一步变化之后,输出节点的电容开始作用,使得A_vdd发生改变。

由于A_vdd在主要的频率范围都是比较平坦,因而在大部分频段PSRR+基本上与A_opamp的特性类似,可见提升带宽是改善PSRR+的主要方法。

通过类似的仿真,也可以得到PSRR-的曲线。下图中A_gnd为地gnd到输出的增益,A_opamp仍是运放的增益,PSRR-为gnd的电源抑制比

PSRR-

对于 A_gnd 曲线,低频下应是类似的分压关系, miller补偿的影响使其随频率下降, 直到 M6 阻抗到 1/gm . 与之前的差别在于, 在一定频率之后, 第一级的尾电流源的阻抗下降导致地线的信号通过第一级作用到输出, 引起 A_gnd 提升. 接着, 频率进一步变化之后, 输出节点的电容作用, 使得A_gnd发生改变.

对比上面的 PSRR- 的曲线, 可以看到, 提升运放的 CMRR 是改善其 PSRR- 的主要方法。


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