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共模抑制比：CMRR

原创 云深之无迹 2023-02-11 23:48
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如果信号均等施加至运算放大器的两个输入端，使差分输入电压不受影响，则输出也不应受影响。
实际上，共模电压的变化会引起输出变化。运算放大器共模抑制比(CMRR)是 指共模增益与差模增益的比值。
例如，如果Y V的差分输入电压变化产生1 V的输出变化， X V的共模电压变化同样产生1 V的变化，则CMRR为X/Y。
共模抑制比以dB表示时，通常指共模抑制(CMR)——注意，半导体行业对使用dB还是比值来表示CMR或CMRR很少有统一说法。

可以化解的

变成了这样

其实就是现将输出电压按照差模增益折算到入端，再让输入电压除以它——共模输入被抑制了多少倍。

差分放大器主要用于抑制噪声。噪声由典型的差分噪声和共模噪声组成，其中后者可以用运算放大器轻松抑制。
产生共模噪声的主要原因有两个：
1.由于电磁感应等原因，电线和电缆中会产生噪声，从而导致信号源接地端与电路接地端之间产生电位差（即噪声）。
2.从另一个电路流入电路接地端的电流会导致接地电位升高（噪声）。
无论在上述哪种情况下，作为电路基准值的接地电位都会因噪声而波动。使用典型滤波器很难消除共模噪声。差分放大器可用于抑制共模噪声。运算放大器是差分放大器主体电路。
下面显示的符号表示差分放大器。
它有两个输入：VIN（＋）和VIN（－）。

输出电压等于两个输入端之间的电压差乘以放大器的增益（AV）：VOUT＝AV{VIN（＋）－VIN（－）}
假设共模噪声（vnoise）叠加在差分输入端。则，
VIN（＋）‘＝VIN（＋）＋VnoiseVIN（－）‘＝VIN（－）＋Vnoise
因此，输出表示如下。这表明差分放大器消除了共模噪声：
VOUT＝AV[{VIN（＋）＋Vnoise}－{VIN（－）＋Vnoise}]＝AV{VIN（＋）－VIN（－）}
共模抑制比（CMRR）被视为运算放大器的电气特性之一．

叠加在放大器接地上的噪声图

理解：运算放大器在单端输入使用时，不存在这个概念。只有把运放接成类似于减法器形式，使得运放电路具备两个可变的输入端时，此指标才会发挥作用。

影响电路共模抑制比的因素有两个：

1.第一是运放本身的共模抑制比

2.第二是对称电路中各个电阻的一致性。

其实更多情况下，实现这类电路的高共模抑制比，关键在于外部电阻的一致性。电路的对称性决定了被放大后的信号残存共模干扰的幅度，电路对称性越差，其共模抑制比就越小，抑制共模信号（干扰）的能力也就越差。还有电路本身的线性工作范围——实际的电路其线性范围不是无限大的，当差模信号超出了电路线性范围时，即使正常信号也不能被正常放大，更谈不上共模抑制能力。实际电路的线性工作范围都小于其工作电压，这也就是为什么对共模抑制要求较高的设备前端电路也采用较高工作电压的原因。

因为要抑制零点漂移，所以共模电压增益越小越好，而差模电压增益越大越好。所以希望KCMR越大越好，KCMR越大，放大电路的性能越优良。

任何信号都可以分解为共模信号和差模信号。共模信号是作用在差分放大器或仪表放大器两个输入端的相同信号，通常是由于线路传导和空间磁场干扰产生的，不携带有效信息，是不希望出现的信号。主要表现为：
1、单线传输时，地电位差异引起的共模信号，会叠加在信号上形成共模干扰，造成原始信号失真。
2、双线传输时，有效信号是差模信号，共模信号是无效信号。如果共模信号被放大很多，会影响到真正需要放大的差模信号。

写于一个有点小雨的户外

https://www.analog.com/media/cn/training-seminars/tutorials/MT-042_cn.pdf
https://toshiba-semicon-storage.com/cn/semiconductor/knowledge/faq/linear_opamp/what-is-the-purpose-of-using-a-differential-amplifier.htm

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云深之无迹
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