了解电源纹波抑制比 PSRR

PSRR，就是 Power Supply Rejection Ratio 的缩写，中文含意为“电源纹波抑制比”。也就是说, PSRR 表示把输入与电源视为两个独立的信号源时，所得到的两个电压增益的比值。基本计算公式为：

PSRR = 20log[(Ripple(in) / Ripple(out))]

PSRR 的单位为分贝(dB)，采用对数比值。

从上面的式子可以看出，影响输出信号的因素除了电路本身之外，还受到了供电电源的影响。PSRR 是一个用来描述输出信号受电源影响的量，PSRR 越大，输出信号受到电源的影响越小。

还可得出，输出电压 Vout 是 Vin 与电源电压 VCC 的函数。如果输入信号 Vin 变化了 ⊿Vin，输出信号的变化量 ⊿Vout是由输入到输出的电压增益 Av 乘以输入电压的变化量 ⊿Vin。如果把电源电压变化 ⊿VCC看作一个很小信号，由于电源电压变化导致的输出电压的变化量 ⊿Vout 则为电源电压到输出的电压增益 Avo 乘以电源电压变化量 ⊿VCC。

不稳定的供电电压势必会影响输出信号的波形，影响的幅度取决于 PSRR。所以需要侧重于运放等的去耦设计和电源的设计（通常较多用 LDO 线性电源给运放供电）。PSRR 是在单位闭环增益情况下得到的，因此在负反馈应用中引起的输出变化需乘以闭环增益。

一般地，PSRR 有3个具体参数：+PSRR，-PSRR，+/-PSRR。表示从某个电源端或两个电源端分别或同时异向低频变化，在运放差分输入端引入的传输或影响量值。如上所分析的：⊿Vps=1V 的电源变化，在 PRSS=80dB 运放输入端，导致 ⊿Vdi=100uV的变化（PSRR=20log⊿Vps/⊿Vdi）。于是运放输出电压产生的变化：⊿Vo=⊿Vdi（1+Rf/Ri）；Rf--反馈电阻，Ri--输入电阻。

再来谈谈 PSRR与音质的关系。声音质量是用户接口的重要因素之一，其中，音频放大器的作用是对输入信号放大，同时抑制噪声。在放大器中，一个主要噪声源是电源线路本身。通过从 PSRR 切入，我们就可以分析出放大器如何放大输入信号，并抑制电源线引入噪声的性能。 在此情况下，放大器自身的 PSRR指标更加重要。放大器的 PSRR 越高，越有利于设计。简而言之，性能提高 3dB，代表系数为 2。举例说，提供 6dB更佳性能的放大器，其降噪性能将会提高 4 倍。

而且，对于耳机驱动器来说 PSRR 是一个关键参数。为了保证合理的信噪比，必须抑制电源在耳机放大器输出端产生的噪声。例如，基于 CD 或DVD 播放器的动态范围能够达到 90dB，假如有 100mV 的噪声叠加在音频电源电压上，而且绝大部分噪声频谱位于音频频带以内，为保持90dB 的动态范围、耳机驱动器的输出噪声必须将低至 30mV 以内。这样，耳机驱动器的 PSRR 必须在感兴趣的频带内高于70dB。为在音频范围内达到如此高的电源抑制比，需要严谨的电路设计，特别是放大器对电源噪声的抑制能力。大多数运算放大器在直流附近具有非常高的PSRR，但随着频率的升高，PSRR 会急剧下降(通常为 -20dB/十倍频程)，许多运算放大器的 PSRR 在 20kHz 频点处已经跌落到40dB 以下。

有些 DC/DC 转换器在音频频谱的高频端存在较强的噪声，虽然人耳几乎听不到这个频段的噪声，但可以检测到它们在耳机输出端产生的噪声。许多音频DAC(或CODEC) 带有耳机驱动器，但人们很少留意其 PSRR 指标；而且，这些产品的Datasheet 也很少给出 PSRR随频率的变化曲线。如果耳机放大器缺乏足够高的 PSRR，可以采用一个外部 LDO为耳机放大器提供一个低噪声电源。音频电路中比较通用的供电电源是 +5V，采用 LDO 能够获得足够的电源抑制比，但使某些节点处的电压可能跌至4.7V 左右。

随着集成度不断提高，电源电流的量级要求也日益增加。终端用户希望能延长电池使用时间，即需要非常高效的 DC/DC 转换过程、使用效率更高的开关稳压器。然而与线性稳压器相比，开关稳压器会在电源线中产生更多纹波。

综上，PSRR 在 ADC、DAC、RF 等应用方面都是一个很关键的参数，值得设计者留意。