共模电压的影响
在很多应用中,放大器调理的信号被叠加到一个更大的(而且有时是变化的)共模信号上。在理想情况下,放大器会忽略共模信号,而放大、缓冲或者调理差分信号。如果放大器没有有效消除共模信号,那么在输出端就可能产生失调电压和失真。放大器的共模抑制比(CMRR)衡量了运算放大器对输入信号共模分量的隔离能力。在这类应用中,电阻失配仍然是引起共模误差的最直接根源。因电阻失配而引起的CMRR通常以dB表示,并可以利用以下公式计算:
其中,G是R1/R2的标称值,而ΔR/R是电阻的比率匹配误差。
从上述例子我们可以看出,在设定系统总体性能方面,电阻器仍然能够起到主导作用。利用上面的等式,我们可以计算示例中电阻的共模抑制能力。一对0.1%的电阻器可达到54dB CMRR,一个0.01%的阵列可达到74dB CMRR。就CMRR性能而言,LT5400电阻器阵列与其他的电阻器是不同的。这是因为,该器件是专门针对严格的CMRR容差而设计和测试的,并且其CMRR容差有所保证。它保证了0.005% CMRR的匹配性能规格,就最高级版本而言,在温度变化时可达到86dB CMRR。这比仅使用上述公式实现的性能要高2倍。
本文小结
运算放大器与分立式器件相结合,可以构成多种有用电路。在选择这些外部器件时,应该像选择放大器本身一样小心。电阻匹配(尤其是随温度变化的匹配)和共模电压范围都是重要的性能规格,这将决定系统精确度和在工厂或现场需要多少校准工作才能实现所需的系统精确度。电阻器阵列最适合这些应用,诸如LT5400四电阻器阵列等新产品能够实现极好的精确度。