共模抑制比(CMRR)是最重要的規(guī)格參數(shù)，它表示將要測(cè)量的共模信號(hào)量。CMMR的值經(jīng)常取決于信號(hào)頻率和指定的功能。CMMR功能專門用于降低傳輸線上的噪聲。例如，當(dāng)在嘈雜的環(huán)境中測(cè)量熱電偶的電阻時(shí)，來(lái)自環(huán)境的噪聲表現(xiàn)為兩條輸入引線上的偏移，并使其成為共模電壓信號(hào)，CMRR儀器測(cè)量應(yīng)用于噪聲的衰減。
什么是CMRR?
運(yùn)算放大器中的CMRR是共模抑制比。一般來(lái)說(shuō)，運(yùn)放作為兩個(gè)輸入端，即正負(fù)端，兩個(gè)輸入應(yīng)用在同一點(diǎn)上，這將在輸出端提供相反極性的信號(hào)。因此，端子的正負(fù)電壓將相互抵消，從而產(chǎn)生輸出電壓。理想的運(yùn)算放大器將具有無(wú)限的CMRR，并具有有限的差分增益和零共模增益。
CMRR英文全稱是Common Mode RejecTIon RaTIo，符號(hào)為Kcmr，單位是分貝db。
CMMR = 差模增益 / 共模增益
CMRR公式
共模抑制比由具有相同直流電壓符號(hào)的兩個(gè)輸入形成。假設(shè)一個(gè)輸入電壓是8v，另一個(gè)9v，這里8v是通用的，輸入電壓應(yīng)通過(guò)V+ – V- 等式計(jì)算,結(jié)果將為9v-8v=1v，但兩個(gè)輸入之間的公共直流電壓具有非零增益。
差分增益Ad放大了兩個(gè)輸入電壓之間的差異，但是共模增益Ac放大了兩個(gè)輸入之間的共模直流電壓，兩個(gè)增益之比稱為共模抑制比，值以db為單位，共模抑制比的公式由下式計(jì)算：
CMRR = 20log|Ad/Ac| db
電源抑制比
電源抑制比定義為每單位直流電源電壓變化時(shí)輸入失調(diào)電壓的變化，電源也以dB為單位計(jì)算，下面給出電源抑制比的數(shù)學(xué)公式：
PSRR= 20log|ΔVDc/ΔVio| db
運(yùn)算放大器的共模抑制比
共模抑制比是一個(gè)差分放大器，運(yùn)算放大器與差分輸入一起放大。因此，CMMR比率可以應(yīng)用于運(yùn)算放大器。利用共模抑制比的條件，即當(dāng)放大器的兩個(gè)輸入端具有相同的電壓時(shí)，放大器的輸出應(yīng)該為零或者放大器應(yīng)該對(duì)信號(hào)進(jìn)行抑制。下圖顯示了MCP601的共模抑制比放大器：
運(yùn)算放大器CMRR的失調(diào)誤差
CMRR可以在配置在同相放大器中的運(yùn)算放大器中建立并聯(lián)失調(diào)電壓，如下圖所示。同相運(yùn)算放大器會(huì)有少量CMRR誤差，因?yàn)閮蓚�(gè)輸入都接地，不存在CM動(dòng)態(tài)電壓。
誤差 (RTI) = Vcm / CMRR = Vin / CMRR
Vout = [1 + R2/R1] [Vin + Vin/CMRR]
誤差 (RTO) = [1+R2/R1] [Vin/CMRR]
測(cè)量共模抑制比簡(jiǎn)單方法
有不同的方法來(lái)測(cè)量共模抑制比。在下圖中，小編將運(yùn)算放大器配置為差分放大器的四個(gè)精密電阻。一個(gè)信號(hào)應(yīng)用于兩個(gè)輸入，測(cè)量輸出的變化，一個(gè)具有無(wú)限CMRR的放大器也沒有輸出變化。
該電路的固有困難在于電阻的比率匹配與運(yùn)算放大器的CMRR一樣重要。電阻對(duì)之間有0.1%的失配，結(jié)果將是66dB的CMR。因此，大多數(shù)放大器的CMR低頻在80dB到120Db之間。在這個(gè)電路中，很明顯對(duì)測(cè)量CMRR的作用很小。
ΔVout = ΔVin / CMRR (1 + R2/R1)
不使用精密電阻器的CMRR測(cè)量方法
與上述電路相比，以下電路更為復(fù)雜，無(wú)需使用精密電阻即可測(cè)量CMRR。通過(guò)切換電源電壓來(lái)改變共模抑制比。實(shí)際上，該電路可以很容易地實(shí)現(xiàn)，并且通過(guò)使用相同的電路，可以應(yīng)用不同的電源電壓來(lái)測(cè)量電源抑制比。
如下圖所示，電源來(lái)自+-15 DUT運(yùn)算放大器，共模電壓范圍為+-10V，從電路來(lái)看，集成放大器A1應(yīng)該具有高增益、低Vos和低IB，并且運(yùn)放是097設(shè)備。
總結(jié)
不難看出，共模抑制比的定義是放大電路對(duì)差模信號(hào)的電壓增益與對(duì)共模信號(hào)的電壓增益之比的絕對(duì)值。因?yàn)樾枰种屏泓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。 |
