Versorgungsspannungsdurchgriff

Der Versorgungsspannungsdurchgriff, englisch Power supply rejection ratio, kurz PSRR, gibt in der Elektronik an, wie stark sich die Ausgangsspannung eines Verstärkers ändert, wenn sich die Versorgungsspannung verändert. Insbesondere wird der Begriff bei Operationsverstärkern und deren technischen Beschreibung in Datenblättern verwendet.

Allgemeines

Im Idealfall sollte sich die Ausgangsspannung eines Operationsverstärkers nicht verändern, wenn sich die Versorgungsspannung in den zulässigen Versorgungsbereichen verändert, der Versorgungsspannungsdurchgriff hat dabei die gleichen Auswirkungen wie die Gleichtaktunterdrückung (CMRR). Bei realen Operationsverstärkern tritt zufolge nichtidealer Störeffekte eine Abhängigkeit in Form des Versorgungsspannungsdurchgriffes auf, welche im Regelfall versucht wird möglichst klein zu halten bzw. als Unterdrückungsfaktor maximal sein soll.

Der Unterdrückungsfaktor K_SVR wird bei Operationsverstärkern als Verhältnis zwischen einer Veränderung der Versorgungsspannung ΔU_cc und der Veränderung der Eingangsoffsetspannung ΔU_os definiert:^[1]

$K_\mathrm{SVR} = \frac{\Delta U_\mathrm{cc}}{\Delta U_\mathrm{os}}$

Bei symmetrische Spannungsversorgung ist dabei vorausgesetzt, dass die Änderung der Versorgungsspannung symmetrisch ist.

Der Unterdrückungsfaktor K_SVR ist bei einem idealen Operationsverstärker ohne Versorgungsspannungsdurchgriff unendlich und bei realen Operationsverstärkern in der Größenordnung von 100.000. Zur Vermeidung unhandlich großer Werte wird er als logarithmisches Verhältnis in der Einheit Dezibel ausgedrückt:

$\mathrm{PSRR} = 20 \cdot \log_{10} \left( \frac{\Delta U_\mathrm{cc}}{\Delta U_\mathrm{os}} \right)$

Der Versorgungsspannungsdurchgriff ist vor allem bei quasistationären und niederfrequenten Versorgungsspannungsänderungen von Bedeutung. Bei höheren Frequenzen, Größenordnung ab 10 kHz aufwärts wie sie bei Gleichspannungswandlern auftreten, wirken sich Versorgungsspannungsänderungen wie eine zusätzliche Rauschquelle aus.

Beispiel

Bei einem Operationsverstärker mit einem PSRR von 100 dB, welcher in einer Schaltung mit einer Schleifenverstärkung von 40 dB eingesetzt wird, darf sich die Versorgungsspannung maximal um 1 V ändern, damit der maximale Fehler zufolge des Versorgungsspannungsdurchgriffes am Ausgang des Operationsverstärkers unter 1 mV bleibt.

Einzelnachweise

1. ↑ Ron Mancini: Op Amps for Everyone. Design Reference. 2 Auflage. Elsevier, Oxford 2003, ISBN 0-75067701-5 (Chapter 11: Understanding Op Amp Parameters, E-Book).