如果信號(hào)均等施加至運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端,使差分輸入電壓不受影響,則輸出也不應(yīng)受影響。
實(shí)際上,共模電壓的變化會(huì)引起輸出變化。運(yùn)算放大器共模抑制比(CMRR)是 指共模增益與差模增益的比值。
例如,如果Y V的差分輸入電壓變化產(chǎn)生1 V的輸出變化, X V的共模電壓變化同樣產(chǎn)生1 V的變化,則CMRR為X/Y。
共模抑制比以dB表示時(shí),通常指共模抑制(CMR)——注意,半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)使用dB還是比值來表示CMR或CMRR很少有統(tǒng)一說法。
可以化解的
變成了這樣
其實(shí)就是現(xiàn)將輸出電壓按照差模增益折算到入端,再讓輸入電壓除以它——共模輸入被抑制了多少倍。
差分放大器主要用于抑制噪聲。噪聲由典型的差分噪聲和共模噪聲組成,其中后者可以用運(yùn)算放大器輕松抑制。
產(chǎn)生共模噪聲的主要原因有兩個(gè):
1.由于電磁感應(yīng)等原因,電線和電纜中會(huì)產(chǎn)生噪聲,從而導(dǎo)致信號(hào)源接地端與電路接地端之間產(chǎn)生電位差(即噪聲)。
2.從另一個(gè)電路流入電路接地端的電流會(huì)導(dǎo)致接地電位升高(噪聲)。
無論在上述哪種情況下,作為電路基準(zhǔn)值的接地電位都會(huì)因噪聲而波動(dòng)。使用典型濾波器很難消除共模噪聲。差分放大器可用于抑制共模噪聲。運(yùn)算放大器是差分放大器主體電路。
下面顯示的符號(hào)表示差分放大器。
它有兩個(gè)輸入:VIN(+)和VIN(-)。
輸出電壓等于兩個(gè)輸入端之間的電壓差乘以放大器的增益(AV):VOUT=AV{VIN(+)-VIN(-)}
假設(shè)共模噪聲(vnoise)疊加在差分輸入端。則,
VIN(+)‘=VIN(+)+VnoiseVIN(-)‘=VIN(-)+Vnoise
因此,輸出表示如下。這表明差分放大器消除了共模噪聲:
VOUT=AV[{VIN(+)+Vnoise}-{VIN(-)+Vnoise}]=AV{VIN(+)-VIN(-)}
共模抑制比(CMRR)被視為運(yùn)算放大器的電氣特性之一.
疊加在放大器接地上的噪聲圖
理解:運(yùn)算放大器在單端輸入使用時(shí),不存在這個(gè)概念。只有把運(yùn)放接成類似于減法器形式,使得運(yùn)放電路具備兩個(gè)可變的輸入端時(shí),此指標(biāo)才會(huì)發(fā)揮作用。
影響電路共模抑制比的因素有兩個(gè):
1.第一是運(yùn)放本身的共模抑制比
2.第二是對(duì)稱電路中各個(gè)電阻的一致性。
其實(shí)更多情況下,實(shí)現(xiàn)這類電路的高共模抑制比,關(guān)鍵在于外部電阻的一致性。電路的對(duì)稱性決定了被放大后的信號(hào)殘存共模干擾的幅度,電路對(duì)稱性越差,其共模抑制比就越小,抑制共模信號(hào)(干擾)的能力也就越差。還有電路本身的線性工作范圍——實(shí)際的電路其線性范圍不是無限大的,當(dāng)差模信號(hào)超出了電路線性范圍時(shí),即使正常信號(hào)也不能被正常放大,更談不上共模抑制能力。實(shí)際電路的線性工作范圍都小于其工作電壓,這也就是為什么對(duì)共模抑制要求較高的設(shè)備前端電路也采用較高工作電壓的原因。
因?yàn)橐种屏泓c(diǎn)漂移,所以共模電壓增益越小越好,而差模電壓增益越大越好。所以希望KCMR越大越好,KCMR越大,放大電路的性能越優(yōu)良。
任何信號(hào)都可以分解為共模信號(hào)和差模信號(hào)。共模信號(hào)是作用在差分放大器或儀表放大器兩個(gè)輸入端的相同信號(hào),通常是由于線路傳導(dǎo)和空間磁場(chǎng)干擾產(chǎn)生的,不攜帶有效信息,是不希望出現(xiàn)的信號(hào)。主要表現(xiàn)為:
1、單線傳輸時(shí),地電位差異引起的共模信號(hào),會(huì)疊加在信號(hào)上形成共模干擾,造成原始信號(hào)失真。
2、雙線傳輸時(shí),有效信號(hào)是差模信號(hào),共模信號(hào)是無效信號(hào)。如果共模信號(hào)被放大很多,會(huì)影響到真正需要放大的差模信號(hào)。
寫于一個(gè)有點(diǎn)小雨的戶外
https://www.analog.com/media/cn/training-seminars/tutorials/MT-042_cn.pdf
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