差分放大电路的共模抑制比是什么
出处:网络整理 发布于:2025-05-29 17:24:10
差分放大电路的共模抑制比(Common-Mode Rejection Ratio, CMRR)是衡量其抑制共模信号能力的关键指标,定义为差模增益(Ad)与共模增益(Acm)之比,通常以分贝(dB)表示。以下是解析:
1. 数学定义
CMRR=AcmAd或CMRR (dB)=20log10(AcmAd)Ad:差分输入信号(Vid=V+?V?)的放大倍数。
Acm:共模输入信号(Vic=2V++V?)的放大倍数(理想情况下为0)。
2. 物理意义
高CMRR表示电路能有效抑制共模干扰(如电源噪声、温度漂移),仅放大有用差分信号。
理想差分的CMRR为无穷大(Acm=0),实际电路因器件失配而受限。
3. 影响因素
(1) 电阻匹配误差
差分对的电阻失配(如R1=R2)直接导致共模增益升高。
CMRR近似公式(电阻失配主导时):
CMRR≈RΔR1+Rin2RF其中ΔR/R为电阻相对误差(如0.1%对应CMRR约66dB)。
(2) 运放自身CMRR
运放数据手册标定的CMRR(如OP07的典型值120dB)限制整体电路性能。
总CMRR为运放CMRR与外部电阻CMRR的并联效应:
CMRRtotal1=CMRRop-amp1+CMRRresistors1
(3) 共模输入范围
超出运放允许的共模电压范围时,CMRR急剧下降(参见运放数据手册的“CMVR”参数)。
4. 提高CMRR的方法
使用高精度电阻:匹配误差≤0.1%(如薄膜电阻)。
选择高CMRR运放:如INA128仪表放大器(CMRR≥120dB)。
共模反馈(CMFB)技术:电路中动态调节共模点。
激光修调或自动校准:中修正失配。
5. 典型应用场景
信号调理:热电偶、应变桥的微弱信号提取(共模噪声可能达伏级)。
医疗设备:ECG检测中抑制50/60Hz工频干扰。
差分通信线路:RS485、CAN总线接收端抗共模干扰。
6. 测量方法
差模增益测量:
输入差分信号Vid,测量输出Vod=AdVid。
共模增益测量:
输入共模信号Vic,测量输出Voc=AcmVic。
计算CMRR:
CMRR (dB)=20log10(Voc?VidVod?Vic)
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