《電子技術(shù)應(yīng)用》
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測(cè)量放大器共模抑制能力的研究及分析計(jì)算
摘要: 測(cè)量放大器具有很強(qiáng)的抑制共模信號(hào)的能力,,但由于電路的分析過程非常復(fù)雜,,通常只在電路理想情況下,,給出電路的差模增益。本文在電路非理想的情況下,,分析了測(cè)量放大器抑制共模信號(hào)的機(jī)理,,給出了放大器的差模、共模增益以及共模抑制比表達(dá)式,。結(jié)論對(duì)測(cè)量放大器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義,。
關(guān)鍵詞: 放大器 共模抑制比 偏置電流
Abstract:
Key words :

  引言

  測(cè)量放大器具有輸入阻抗高、共模抑制比大等特點(diǎn),,因而得到了廣泛的應(yīng)用,。但由于電路的分析復(fù)雜,通常只給出理想情況下放大器的差模增益,,而難以給出其在非理想情況下的共模抑制比表達(dá)式,。

  本文以圖1 所示的測(cè)量放大器為基礎(chǔ),在電路非理想情況下,,對(duì)該電路抑制共模信號(hào)的原理進(jìn)行了分析,,并給出了共模抑制比的表達(dá)式,得出了放大器的共模抑制比約為第一級(jí)放大電路的差模電壓增益和第二級(jí)放大電路的共模抑制比的乘積,、抑制共模信號(hào)主要由第二級(jí)放大電路來完成的結(jié)論,。該結(jié)論對(duì)測(cè)量放大器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用都具有一定的指導(dǎo)意義。

測(cè)量放大器原理圖

  電路的共模抑制比

  在圖1 所示電路中,,設(shè)運(yùn)放A1和A2的差模,、共模電壓增益分別為Aud1、Aud2,、Auc1,、Auc2。如果忽略輸入偏置電流,,可以列出下列方程:

公式

  式中: 分別為運(yùn)放A1 和A2的反相輸入端電壓,。

  在實(shí)際電路中,為了提高電路抑制共模干擾的能力,,第一級(jí)兩個(gè)運(yùn)放A1和A2的特性一致性要好第二級(jí)差動(dòng)放大器中的4 個(gè)電阻要精密配合(R3=R5,,R4=R6),并取R1=R2,,且固定不變,,通過改變RG來調(diào)整電路的增益。

  由式(1)~(4)得放大器第一級(jí)電路的差模電壓增益AudI為:

公式

  第一級(jí)電路的共模電壓增益AucI為:

公式

  式中:

  通常,,由式(5),、式(6)得:

公式

  由式(7)、式(8) 可見,第一級(jí)電路的作用是對(duì)差模信號(hào)進(jìn)行放大,,對(duì)共模信號(hào)幾乎沒有抑制作用,。

  設(shè)A3電路的差模、共模電壓增益分別為Aud3,、Auc3,。

  同樣忽略輸入偏置電流,則有:

公式

  式中:

公式

  由式(9)得:

公式

  當(dāng)時(shí):

公式

  故放大器的差模電壓增益:

公式

  共模電壓增益:

公式

  共模抑制比為:

公式

  由式(14)可知,,放大器的共模抑制比約等于

  放大器的第一級(jí)電路的差模增益AudI與第二級(jí)電路的

  共模抑制比KCMR3的乘積,。

  結(jié)論

  測(cè)量放大器的第一級(jí)電路只對(duì)差模信號(hào)有一定的放大作用,而對(duì)共模信號(hào)幾乎沒有抑制作用,,對(duì)共模信號(hào)的抑制作用主要由第二級(jí)電路來完成,,放大器的共模抑制比約為第一級(jí)電路的差模電壓增益和第二級(jí)電路的共模抑制比的乘積。

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