基本介紹
- 中文名：電源電壓抑制比
- 外文名：power supply rejection ratio
- 簡稱：PSRR
- 概念：描述設備對電源噪聲的抑制能力
- 學科：物理
定義,公式,特性,PSRR的三個具體參數,
定義
電源電壓抑制比(PSRR)是輸入電源變化量（以伏為單位）與轉換器輸出變化量（以伏為單位）的比值，常用分貝表示。
對於高質量的D/A轉換器，要求開關電路及運算放大器所用的電源電壓發生變化時，對輸出的電壓影響極小。
通常把滿量程電壓變化的百分數與電源電壓變化的百分數之比稱為電源電壓抑制比。
公式
電源電壓抑制比的定義是電源電壓變化做成設備輸出的電壓相應變化的比例。因為此比值一般較大，為方便使用，常以分貝（dB）作為單位，理想的設備其PSRR是無限大。
PSRR會隨頻率而改變，規格書一般會以圖表展示不同頻率下的PSRR，較簡單的方式會只標示某特定頻率下的PSRR作參考用。
在放大器的情況下，由於整個線路有閉環增益（Av），電源的噪聲（△Vsupply）會被放大而得出（△Vout），放大器本身的PSRR會是：
例如一個放大器PSRR = 100dB，套用在一個閉環增益= 40dB的線路時，整體線路的PSRR就是：
如此，即當電源有1V的噪聲時，輸出的噪聲就是：
特性
電源電壓抑制比基本計算公式：
PSRR 的單位為分貝(dB)，採用對數比值。
從上面的式子可以看出，影響輸出信號的因素除了電路本身之外，還受到了供電電源的影響。PSRR 是一個用來描述輸出信號受電源影響的量，PSRR 越大，輸出信號受到電源的影響越小。
還可得出，輸出電壓 Vout 是 Vin 與電源電壓 VCC 的函式。如果輸入信號 Vin 變化了 ⊿Vin，輸出信號的變化量 ⊿Vout 是由輸入到輸出的電壓增益 Av 乘以輸入電壓的變化量 ⊿Vin。如果把電源電壓變化 ⊿VCC 看作一個很小信號，由於電源電壓變化導致的輸出電壓的變化量 ⊿Vout 則為電源電壓到輸出的電壓增益 Avo 乘以電源電壓變化量 ⊿VCC。
不穩定的供電電壓勢必會影響輸出信號的波形，影響的幅度取決於 PSRR。所以需要側重於運放等的去耦設計和電源的設計（通常較多用 LDO 線性電源給運放供電）。PSRR 是在單位閉環增益情況下得到的，因此在負反饋套用中引起的輸出變化需乘以閉環增益。
PSRR的三個具體參數
一般地，PSRR 有 3個具體參數：
+PSRR，-PSRR，+/-PSRR
表示從某個電源端或兩個電源端分別或同時異向低頻變化，在運放差分輸入端引入的傳輸或影響量值。
如上所分析的：⊿Vps=1V 的電源變化，在 PRSS=80dB 運放輸入端，導致 ⊿Vdi=100uV 的變化（PSRR=20log⊿Vps/⊿Vdi）。於是運放輸出電壓產生的變化：⊿Vo=⊿Vdi（1+Rf/Ri）；Rf--反饋電阻，Ri--輸入電阻。
再來談談 PSRR 與音質的關係。聲音質量是用戶接口的重要因素之一，其中，音頻放大器的作用是對輸入信號放大，同時抑制噪聲。在放大器中，一個主要噪聲源是電源線路本身。通過從 PSRR 切入，我們就可以分析出放大器如何放大輸入信號，並抑制電源線引入噪聲的性能。 在此情況下，放大器自身的 PSRR 指標更加重要。放大器的 PSRR 越高，越有利於設計。簡而言之，性能提高 3dB，代表係數為 2。舉例說，提供 6dB 更佳性能的放大器，其降噪性能將會提高 4 倍。
而且，對於耳機驅動器來說 PSRR 是一個關鍵參數。為了保證合理的信噪比，必須抑制電源在耳機放大器輸出端產生的噪聲。例如，基於 CD 或 DVD 播放器的動態範圍能夠達到 90dB，假如有 100mV 的噪聲疊加在音頻電源電壓上，而且絕大部分噪聲頻譜位於音頻頻帶以內，為保持 90dB 的動態範圍、耳機驅動器的輸出噪聲必須將低至 30mV 以內。這樣，耳機驅動器的 PSRR 必須在感興趣的頻帶內高於 70dB。為在音頻範圍內達到如此高的電源抑制比，需要嚴謹的電路設計，特別是放大器對電源噪聲的抑制能力。大多數運算放大器在直流附近具有非常高的 PSRR，但隨著頻率的升高，PSRR 會急劇下降(通常為 -20dB/十倍頻程)，許多運算放大器的 PSRR 在 20kHz 頻點處已經跌落到 40dB 以下。
有些 DC/DC 轉換器在音頻頻譜的高頻端存在較強的噪聲，雖然人耳幾乎聽不到這個頻段的噪聲，但可以檢測到它們在耳機輸出端產生的噪聲。許多音頻 DAC(或CODEC) 帶有耳機驅動器，但人們很少留意其 PSRR 指標；而且，這些產品的Datasheet 也很少給出 PSRR 隨頻率的變化曲線。如果耳機放大器缺乏足夠高的 PSRR，可以採用一個外部 LDO 為耳機放大器提供一個低噪聲電源。音頻電路中比較通用的供電電源是 +5V，採用 LDO 能夠獲得足夠的電源抑制比，但使某些節點處的電壓可能跌至 4.7V 左右。
隨著集成度不斷提高，電源電流的量級要求也日益增加。終端用戶希望能延長電池使用時間，即需要非常高效的 DC/DC 轉換過程、使用效率更高的開關穩壓器。然而與線性穩壓器相比，開關穩壓器會在電源線中產生更多紋波。
