共模抑制比

简化的双端输入运算放大器模型。运算放大器将之间的差模信号进行运算处理,而对共模信号进行抑制衰减。图中分别提供正负直流电压保证运算放大器的静态工作点。

共模抑制比(英語:common-mode rejection ratio, CMRR)是模拟电路差分放大器(或者其他电子器件)的一个用于衡量其抑制两端输入信号共模部分的一个参数。在实际应用中,例如,当有用信号为低电压信号且叠加在一个可能较高的电压补偿,或者是相关信息表示为在两个信号的差值时,较高的共模抑制比就十分重要。

理想状态下,一个差分放大器两个输入端分别输入,输出,这里 为差模增益。然而,现实中的差分放大器用下式表示更佳:

这里是共模增益,通常情况远小于差模增益。

共模抑制比定义为差模增益与共模增益的比值:

其中,为差分放大器的差模增益,为共模增益。

如果使用对数,则共模抑制比可以用分贝值来表示[1]

由于差模增益一般远大于共模增益,共模抑制比是一个正数。

共模抑制比是一个很重要的产品参数,它表示了通过放大器的共模信号的抑制与衰减的情况。其值通常也取决于信号本身的频率,因此严格来说必须表示为一个函数[2]

抑制共模信号在信号传输中降低噪声信号十分重要。例如,在噪声环境中测量热电偶的阻抗时,环境中的噪声同时输入两个端口,造成一个共模的噪声信号。测量仪器的共模抑制比决定了其对噪声或者补偿的衰减。

运算放大器的例子编辑

一个运算放大器(简称运放)有两个输入端,同相输入端( )和反相输入端( ),其开环增益 。理想运算放大器的输出信号可表示为:

 

这个方程表示了一个无穷大的共模抑制比。如果两个输入端口输入完全相同(包括幅值相位)的信号,则输出信号为零。在实际应用中,常常不是绝对的理想运算放大器,共模抑制比越低,则共模信号在输出信号中的体现越大。例如,常见的741型运算放大器,在大多数情况下其共模抑制比约为90分贝[3]。对于那些对运算放大器输出变化不太敏感的应用中,70分贝的共模抑制比已经足够。一些高端的电子设备可能会使用120分贝(如LM4562M[4])甚至更高的运算放大器。

参考文献编辑

  1. ^ dB: What is a decibel?. School of Physics, UNSW. [2011-01-16]. 
  2. ^ Gianluca Giustolisi, Member, IEEE, Giuseppe Palmisano, Member, IEEE, and Gaetano Palumbo, Senior Member, IEEE. CMRR Frequency Response of CMOS Operational Transconductance Amplifiers. IEEE Xplore. [2011-01-16]. 
  3. ^ What You Shoud Know about (741) Operational Amplifier?. DATASHEET and Circuit Diagram. [2011-01-17]. [永久失效連結]
  4. ^ LM4562, Dual High Performance, High Fidelity Audio Operational Amplifier from the PowerWise® Family. National Semiconductors. [2010-01-16]. (原始内容存档于2010-01-23).  参数|title=值左起第9位存在水平制表 (帮助)

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