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運放參數(shù)的詳細解釋和分析8—共模抑制比CMRR的影響
摘要: 上一小節(jié)簡單介紹了,,共模抑制比的定義,,以及引起它的原因。下面就介紹一下,,它的影響,。本系列貼子的目的是說清楚運放參數(shù)的定義,,分析引起這個問題的原因,,介紹明白這個參數(shù)對電路的影響,。
Abstract:
Key words :

  上一小節(jié)簡單介紹了,共模抑制比的定義,,以及引起它的原因,。下面就介紹一下,它的影響,。本系列貼子的目的是說清楚運放參數(shù)的定義,,分析引起這個問題的原因,介紹明白這個參數(shù)對電路的影響,,最后盡力介紹一些經(jīng)驗方法來盡可能的減少和避免這些影響,。

        簡單來說,CMRR是運放的一個直流精度參數(shù),,它的好壞,,會引起運放的放大電路的輸出誤差的好壞。

下表是OPA177的datasheet中標出的共模抑制比CMRR,,注意表中標定的值是指,,在輸入共模電壓范圍內的直流共模抑制比。它的最小值為130dB,,是非常高的值,。

       由于CMRR是有限值,當運放輸入端有共模電壓Vcm時,,它會引入一個輸入失調電壓,,我們稱之為Vos_CMRR。如下圖所示

        當共模電壓為5V時,,這個失調電壓為1.58uV,。計算過程如下,直流共模抑制比轉化為比率為:

        對于上圖中的G=2的電路,,則輸出端誤差為3.16uV,。對于基準源為2.5V,雙極性輸入的24位ADC來說,,為相當于引起了11個LSB的直流誤差了,,直接影響到最后四位的精度了。

       下面介紹另一個不好的影響,,運放的CMRR是隨頻率的增加而降低,。Datasheet中通常會給出一個曲線圖來表示這一變化。如下圖,,這一點是一個非常令人不爽的特性,。

        我們可以計算一下這一特性的影響,,如下圖所示,當共模信號為一個20Vpp@1KHz的正弦信號時,,它引入的輸入失電壓將是Vos_CMRR_AC=200uV@1kHz,。對于Gain=2的放大電路,它的輸入誤差信號將為 400uV@1kHz,。

         有一點需要引起注意,,對于反向比例放大電路,如下圖,,它的同向端是接入到地的,,由于“虛短”,。此放運放的共模信號將為0,,并且不隨信號的變化而改變。因此共模信號引起的誤差很小,。

 

       而對于同向比例放大電路,,如下圖,它的同向端是接是接的信號,,由于“虛短”,。此放運放的共模電壓就是信號的電壓。如果信號本身是一個頻率很高的信號,,幅值也很大,。那么由這個信號引 入的Vos_CMRR_AC執(zhí)必會非常大。此時應選用在信號頻率上 CMRR依然很高的運放,。經(jīng)過上面的分析,,即使這樣,Vos_CMRR_AC的影響可能也會是非常嚴重的,。

 

       最后簡單介紹一下運放的CMRR測試,,通常人們會想到有下圖的方法來測試CMRR,這種方法看似簡單,,但存在一個很大的問題,,就是它需要的電阻匹配度非常高,為發(fā)測CMRR>100dB的運放,,需要1ppm以下的電阻,。這幾乎不實用。

      簡單易行的方式是下圖的方式,。它對電阻的匹配度要求要低的多,。

      設信號源輸出電壓為VS測得輔助運放輸出電壓為VL0,,則有

  

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