上節介紹了共模抑制比的定義以及產生的原因。這節主要介紹其影響。
簡單來說,cmrr是運放的乙個直流精度引數,它的好壞會引起運放的放大電路的輸出誤差的好壞。
一般運放datasheet標出的cmrr表示:在輸入共模電壓範圍內的直流共模抑制比。
由於cmrr有限,當運放輸入端有共模電壓vcm時,會引起乙個輸入失調電壓,稱為vos_cmrr。
假設某運放cmr = 130 db,當共模電壓為5v時,這個失調電壓為1.58uv,計算過程如下:
由公式:
可計算得:cmrr = 0.316uv/v
進一步可算的vos_cmrr = cmrr*vcm = 0.316 * 5 = 1.58 uv
對於上圖增益等於2 的電路,輸出誤差為3.16uv。若有乙個以2.5v為基準的雙極性輸入24位adc,乙個lsb電壓值為2*2.5/2^24 = 5/16777216 = 0.298uv。與3.16uv相比,相當於lsb有3.16/0.298 = 11 個值的變化。
接下來介紹另乙個影響:運放的cmrr是隨頻率增加而降低的。datasheet通常給出曲線圖。
下面計算一下這個特性的影響:如下圖所示,當共模訊號為乙個1khz的
20vpp正弦訊號時,它引起的輸入失調電壓vos_cmrr就是1khz的200uv正弦訊號。對於增益為2的放大電路,輸出誤差就是1khz 400uv偏差了。
有一點需要注意,對於反向比例放大電路,如下圖,它的同向端接地,由於虛短,運放共模訊號將為0,並且不隨訊號頻率變化而變化。因此共模訊號引起的誤差很小。
而對於同向比例放大電路,它的同相端是接的訊號,由於虛短,此時運放共模電壓就是訊號的電壓。如果訊號本身頻率很高,幅值也很大。那麼引入的vos_cmrr_ac勢必很大。此時應選擇在此訊號頻率上cmrr依然很高的運放。即使這樣,影響也會比較嚴重。
最後簡單介紹一下運放的cmrr測試。通常人們會想到通過下圖方法測試cmrr,看似簡單卻有乙個問題,就是它要求使用的電阻匹配度非常的高,為了測量cmrr > 100 db 的運放,需要1ppm以下的電阻。所以這個電路基本不實用。
簡單易行的方法如下,它對電阻匹配要求低得多。
假設訊號源出來的電壓為vs,輔助運放輸出電壓為vlo,則有:
差動放大器之共模抑制比
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