3358 www.eepw.com.cn/article/201611/339478.htm
电源脉动
全波整流的线性稳压电源电路中，100Hz纹波为主要电源噪声，运算放大器电路的100Hz噪声电平通常需要控制在10NV-100nv(RTI )。 这取决于运算放大器100Hz下的电源抑制比(PSRR )、稳压器的脉动抑制比及稳压器的输入滤波容量的大小。 图1是OP77的PSRR-频率曲线，可见OP77在100Hz下PSRR约为76dB，并且为了获得100nv(RTI )以下的性能，供电电源的纹波必须小于0.6mV。 一般来说，常见的三端双向可控硅提供约60dB的纹波抑制能力。 此时，为了将输入端的脉动限制在0.6V以下，必须充分增大稳压器的输入滤波器容量。
电源去耦
典型的串联稳压器提供的电源包括幅度为150uV、频率范围为100Hz-100KHz的噪声，开关电源更严重，运算放大器的PSRR在高频下以20dB/Decade的速度下降，电源引脚上有RC 电路形态如图3所示。 使用RC解耦时，请注意电源引脚电压会根据负载电流的变化而调制。
电源调整率
电源电压的变化会引起运算放大器的输入偏置电流的变化。 图1的OP77的PSRR在DC中为126db(0.5UV/V )，电源电压的变化是潜在的低频噪声源。 在低噪声放电的应用中，减少电源纹波，提高电源的调整率很重要，电源调整率不足通常会产生令人讨厌的低频噪声。
开关电源
开关电源是严重的干扰源，下图为典型的开关电源输出端的电压波形。
在噪声频谱中，除了开关频率及其高次谐波分量以外，还包含开关电路的谐振引起的阻尼振动的高频分量，从几十KHz持续到几十MHz，但在通常的运算放大器中，在几百Hz以上时PSRR开始急剧下降，在几百KHz时几乎为零
影响路径和对策
除注意运算放大器PSRR或CMRR的参数选择和加强运算放大器供电解耦，如采用RC解耦外，开关电源供电设计中还应注意以下几点：
电源中的噪声可能通过基准源或PCB的漏电直接连接到放大器的输入端子上。 注意对电压基准源输出的滤波，对于PCB漏电，请在信号输入引线和电源引线之间进行接地保护。
噪声通过PCB导线之间的分布电容直接与放大器输入端子耦合，可能会导致噪声。 布线PCB时，注意电源线和弱信号线不要接近平行布线，净布线距离应大于线宽的3倍(3W原则)，电源线或数字信号线与模拟小信号线之间接入地线进行隔离。
接地处理不当，噪声通过公共阻抗影响敏感电路部分。 为了防止公共阻抗将电源噪声引入信号电路，避免接地有噪声的大电流流入前一级的小信号地； 单点接地、电源、模拟、数字电路分别接地； 在布板上使用地平面层，使接地线阻抗最小化； 开关电源的输出从最后的平滑电容器的接地端引出电源接地，不要从平滑电感前的电容器的接地端引出。
由开关管的漏极开关电压驱动的位移电流由一次分布电容、二次电路、二次对大地与杂散电容、大地与初级之间的杂散电容形成环路，流过二次模拟电路的共模电流流过不平衡的阻抗而转换为差动模式，被放大以共模方式导入的噪声一般是开关噪声中的高频成分(数MHz以上)。 对策主要有以下三点。 提供从开关电源二次返回一次地的低阻抗噪声旁路通路，通常使用1000p~2200p的安全容量； 使用共模扼流圈加强开关电源输出的共模滤波器； 使用隔离技术使电路中的共模电流最小化。
空间磁场耦合到具有一定环路面积的信号电路或地线环路，影响信号。 此外，来自开关电源和商用网络的高频噪声可能通过空间杂散电容直接耦合到信号电路。 设计中的考虑可以通过合理布局、调整感应线圈或变压器的配置方向、优化布线、减少重要信号的电路面积、避免形成接地环路来减少干扰； 双面或单面布线，注意信号线和地线，电源线和地线必须接近平行布线； 使用1000p电容器RF多点接地可以同时满足EMC和低频信噪比的需要； 注意屏蔽层连接到受保护信号的基准地，屏蔽传感器电路； 在走线设计上，注意不要将电源线与信号线捆在一起。
总结
运算放大器电路设计中降低电源噪声的主要措施如下。
通过去耦、滤波等对策减少电源输出的波动和噪声成分。
改进设计，提高电源电压调整率。
合理的电路结构，研究的PCB布线，合理的布线技术。
选择敏感噪声频带的PSRR或CMRR高的设备。