0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

硬件面试难题:差分电路的共模抑制比只看运放规格书中的参数就够了吗?

硬件那点事儿 来源:硬件那点事儿 作者:硬件那点事儿 2024-11-04 10:40 次阅读

Part 01

前言

在之前的两篇文章中我们介绍了运放的关键特性参数共模抑制比,以及如何设计并计算差分放大电路,差分放大电路的特点就是它可以有效放大两个输入信号的差值,同时可以有效抑制共模噪声对运放输出的影响,注意我们的用词是抑制,你要明白的是即便是差分电路也无法完全规避共模输入干扰对输出的影响,只能尽可能降低影响,所以在差分放大电路中我们仍然需要评估共模输入干扰对输出的影响,那么如何评估呢?相信大家的答案都是基于共模抑制比去评估。

b66e5c6a-97e5-11ef-a79e-92fbcf53809c.png

那么问题来了?如何得到差分放大电路的抑制比呢?是不是打开运算放大器规格书看看规格书中的共模抑制比参数就够了?答案当然没有这么简单。

b6839ac6-97e5-11ef-a79e-92fbcf53809c.png

今天这篇文章我们就介绍一下,如何计算差分电路的共模抑制比,差分电路中有哪些因素会影响共模抑制比?结论可能会让你大吃一惊。

Part 02

差分放大电路的CMRR计算

首先我们推导一下差分电路的CMRR,以上一篇文章我们分析的差分放大电路为例:

b6a891c8-97e5-11ef-a79e-92fbcf53809c.png

共模抑制比CMRR定义为差模增益Ad与共模增益Acm的比值,所以要想得到差分放大电路的CMRR,我们需要分别计算出差模增益Ad与共模增益Acm才行。 1.差模增益Ad推导 当输入信号为差模信号时,等效电路如下,具体的推导过程可以参考上一篇文章,可以得到Ad: Ad=Vout/Vdiff

b6c4f2d2-97e5-11ef-a79e-92fbcf53809c.png

b6ec7d20-97e5-11ef-a79e-92fbcf53809c.png

2.共模增益Acm推导: Acm=Vout/Vcm

b71b0190-97e5-11ef-a79e-92fbcf53809c.png

b720e0c4-97e5-11ef-a79e-92fbcf53809c.png

3.CMRR推导: CMRR=Ad/Acm

b7cc2114-97e5-11ef-a79e-92fbcf53809c.png

理想情况下,当R1=R3,R2=R4时,可以看到分母为0,CMRR为无穷大,但是实际的电阻是有误差的,所以即便我们选择的R1=R3,R2=R4,但实际上R1≠R3,R2≠R4,所以CMRR不会是无穷大,那么问题来了,电阻的精度对CMRR的影响有多大呢?

Part 03

电阻精度对CMRR的影响评估

我们假定电阻的精度为t,进而可以推导出考虑电阻偏差后的CMRR:

b7d53f6a-97e5-11ef-a79e-92fbcf53809c.png

当电阻精度为5%时,电路的共模抑制比为:23.5dB

b7f0e79c-97e5-11ef-a79e-92fbcf53809c.png

当电阻精度为1%时,电路的共模抑制比为:37.5dB

b7f99d2e-97e5-11ef-a79e-92fbcf53809c.png

当电阻精度为0.1%时,电路的共模抑制比为:57.5dB

b822a750-97e5-11ef-a79e-92fbcf53809c.png

Part 04

总结

通过以上分析可知,差分放大电路的共模抑制比只看运放的规格书是不够的,而是和外围电阻的精度有关,单看规格书中的CMRR可能高达100多dB,但是考虑外围电路的电阻精度后可能只有20多dB,此时共模电压对于输出的精度影响可能就无法忽略了,并且采用5%精度和0.1%精度的电阻对共模抑制比(单位为dB)的影响直接翻倍了。 而输入端偏移:偏移电压=Vcm/CMRR(单位为V/V) CMRR=20dB -> Vcm/Vos=10V/V CMRR=40dB -> Vcm/Vos=100V/V

这意味着采用采用5%精度和0.1%精度的电阻,共模电压在运放输入端产生的偏移电压差了100倍之多,所以设计差分放大电路无比要考虑电阻精度对CMRR的影响。

b8561a90-97e5-11ef-a79e-92fbcf53809c.png

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 运放
    +关注

    关注

    47

    文章

    1151

    浏览量

    52960
  • 硬件
    +关注

    关注

    11

    文章

    3247

    浏览量

    66097
  • 共模抑制比
    +关注

    关注

    3

    文章

    79

    浏览量

    15928
  • 差分放大电路

    关注

    18

    文章

    159

    浏览量

    49876
  • 差分电路
    +关注

    关注

    2

    文章

    58

    浏览量

    23443
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    1200字彻底掌握运算放大器电路的关键参数选型计算:共模抑制比 CMRR

    共模抑制比 (CMRR) 是一个重要参数,它表示
    的头像 发表于 10-21 11:12 1603次阅读
    1200字彻底掌握运算放大器<b class='flag-5'>电路</b>的关键<b class='flag-5'>参数</b>选型计算:<b class='flag-5'>共模抑制比</b> CMRR

    影响电路共模抑制比的因素有哪些?如何去提高电路共模抑制比

    影响电路共模抑制比的因素有哪些?如何去提高电路共模抑制比
    发表于 09-09 07:32

    LM258DR制作一个电路采样直流电压,遇到的一些干扰问题求解

    ,为40mV。 针对以上三个问题,请问: 1,可以看出运放起到了影响作用,但是,不知道具体是的哪个参数起到了主要的影响,比如共模抑制比,但是具体并不了解,希望得到解答。 2,希望针
    发表于 08-27 06:30

    影响电路共模抑制比的因素有哪些?如何去提高电路共模抑制比

    电路用来检测脑电波的信号,性能要求此电路共模抑制比要达到不低于80dB,而现在实测只能达到67dB,想知道,影响电路共模抑制比的因素有
    发表于 08-20 07:21

    怎么根据共模抑制比Kcmr、最大共模输入电压Vic挑选

    怎么根据共模抑制比Kcmr、最大共模输入电压Vic挑选 常见的集成推荐?
    发表于 08-19 06:22

    共模抑制比和电源抑制比对输出精度的影响是什么?

    1、很多人用共模抑制比越大越好,考虑到成本,我想计算一下理论值到底符不符合,比如我采分流器上的电流±74A,Gain=0.0335,共模输入电压有5V,电流精度要满足0.05%,假如
    发表于 08-15 07:43

    opa365、OPA2188可否在单端供电的条件下实现0V输出?

    OPA365, OPA2188单端供电(5V),负反馈,当的输入端电压小于0V时,
    发表于 08-08 08:21

    求助,关于INA333共模抑制比问题求解

    50Hz的共模信号(相对REF),我该怎么判断共模抑制比的大小才合理? 问题三:如果我对1.65V产生的共模信号进行软件校准清零,再叠加1V 50Hz的共模信号(相对REF)上去,测得的值是否为真实的1V 50Hz 下的共模抑制比? 如果不正确,那怎样才能测到正确的值?
    发表于 08-05 06:27

    电路的基本原理及设计方法

    电路是一种常见的模拟电路,广泛应用于信号放大、滤波、数据转换等领域。 单
    的头像 发表于 07-12 10:47 1125次阅读

    放大电路和基本放大电路的区别

    放大电路和基本放大电路是模拟电路中两种常见的
    的头像 发表于 07-09 14:57 666次阅读

    消除共模噪声的秘密武器-共模抑制比

    噪声、接地干扰或其他外部干扰。共模抑制比是通过测量输入共模信号与输出共模信号之间的差异来确定设备抑制干扰信号的能力。共模抑制比不仅会对电路
    的头像 发表于 06-04 08:10 3133次阅读
    消除共模噪声的秘密武器-<b class='flag-5'>共模抑制比</b>

    AD8260共模抑制比实测出来的值相比其他分运相差很大正常吗?

    。实测出来的这个值相比其他分运相差很大,在AD8260的手册上并没有找到CMRR值说明。High current driver的共模抑制比测量出来的结果对吗??
    发表于 03-06 06:58

    同相比例放大器为什么对共模抑制比要求高?共模抑制比如何仿真?

    同相比例放大器为什么对共模抑制比要求高?共模抑制比如何仿真? 同相比例放大器是一种常见的放大电路,用于放大微弱信号。在应用中,通常需要
    的头像 发表于 01-26 14:42 1557次阅读

    高压探头的共模抑制比如何排除?

    高压探头的共模抑制比如何排除? 高压探头是用于测量高压电压的一种仪器,在实际应用中,可能会遇到共模干扰的问题,影响测量的准确性。为了
    的头像 发表于 01-08 14:55 597次阅读

    一文知道参数和选择

    的情况下,需要在电路设计中注意这个问题。 9、共模抑制比(Common Mode Rejection Ratio) 共模抑制比定义为当放工作于线性区时,
    发表于 11-22 07:09