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运放参数的详细解释和分析-part7,共模抑制比CMRR

时间:10-02 整理:3721RD 点击:

       运放的共模拟制比,是常被大家关注的一个运放参数,尤其是在差分放大器和仪表放大器中。但这一小节只讨论运放的共模抑制比,以及CMRR带来给运放的误差。关于差分放大器和仪表放大器,以后另文讨论。

      在开始讨论运放的共模抑制比,我们先了解一下运放的共模输入电压,运放的共模输入电压是指运放的两个输入引脚电压的平均值,注意是“平均值”,这一点很重要,如下图所示。对于双极性输入级的运放,运放的共模输入电压,一般达不到电源轨。而有些rail to rail输入运放的共模电压是可以达到电源轨的。

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       在理想运放中,运放的差模放大倍数为无穷大,共模放大倍数为0。理想总是美好的,现实总是残酷的。因此实际运放确不是这样的,实际运放的差模放大倍数也不会是无穷大,共模放大倍数也不会是零。我们就这样定义运放的共模抑制比(CMRR),差模增益与共模增益的比,如下式

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还有一个参数非常常见,就是CMR,它其实是CMRR的对数表示,如下式:

 

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不过这两个参数经常被混用。我们只要了解他们都是在表示,运放对共模信号的抑制能力就可以了。

运放只所以会对共模信号能够进行放大,当然这是我们不期望的,但也是不可避免的。主要来源于下面几个原因:

(1)      运放差入输入级的不匹配。这又可分为以下的原因引起的不匹配:

1)      源极或漏极电阻的不匹配,

2)      信号源电阻

3)      栅极-漏极之间的结电容

4)      正向跨导的不匹配

5)      栅极漏电流

(2)      拖尾电流源的输出阻抗

(3)      拖尾电流源的寄生电容会随频率的变化而变化

下面我们就挑几个上面的原因看一下它们的影响:

(1) 电阻的不匹配,如下图所示,由于电阻的不匹配,一个共模电压的变化ΔVin,会在X,Y点转化为一个差模电压。

 闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁炬儳缍婇弻鐔兼⒒鐎靛壊妲紒鎯у⒔閹虫捇鈥旈崘顏佸亾閿濆簼绨奸柟鐧哥秮閺岋綁顢橀悙鎼闂侀潧妫欑敮鎺楋綖濠靛鏅查柛娑卞墮椤ユ艾鈹戞幊閸婃鎱ㄩ悜钘夌;婵炴垟鎳為崶顒佸仺缂佸鐏濋悗顓熶繆閵堝繒鍒伴柛鐕佸亞缁鈽夊Ο蹇撶秺閺佹劙宕ㄩ璺攨缂傚倷绀侀鍕嚄閸撲焦顫曢柟鎹愵嚙绾惧吋鎱ㄥ鍡楀幋闁稿鎹囬幃婊堟嚍閵夈儮鍋撻崸妤佺叆闁哄洦姘ㄩ崝宥夋煙閸愯尙鐒告慨濠勭帛閹峰懘宕ㄦ繝鍌涙畼闂備浇宕甸崰鍡涘磿閹惰棄绠查柕蹇曞濞笺劑鏌嶈閸撴瑩顢氶敐鍡欑瘈婵﹩鍘兼禍婊呯磼閻愵剙顎滃瀛樻倐瀵煡顢楅崟顑芥嫼闂佸湱枪濞撮绮婚幘瀵哥閻犲泧鍛煂闁轰礁鐗婃穱濠囧Χ閸涱喖娅ら梺绋款儌閸撴繄鎹㈠┑鍥╃瘈闁稿本绋戝▍锝咁渻閵堝繒鍒伴柕鍫熸倐楠炲啯绂掔€e灚鏅┑鐐村灦钃遍悹鍥╁仱濮婅櫣鎷犻垾铏亶闂佽崵鍣︽俊鍥箲閵忕姭鏀介悗锝庝簽閸婄偤姊洪棃娴ゆ盯宕橀妸銉喘婵犵數濮烽弫鍛婃叏閻戣棄鏋侀柟闂寸绾捐銇勯弽顐粶闁绘帒鐏氶妵鍕箳閹存繍浠肩紒鐐劤椤兘寮婚悢鐓庣鐟滃繒鏁☉銏$厽闁规儳顕ú鎾煙椤旂瓔娈滈柡浣瑰姈閹棃鍨鹃懠顒佹櫦婵犵數濮幏鍐礃椤忓啰椹抽梻渚€鈧稓鈹掗柛鏂跨Ф閹广垹鈹戠€n亜绐涘銈嗘礀閹冲秹宕Δ鍛拻濞达絽鎲$拹锟犳煙閾忣偅灏甸柍褜鍓氬銊︽櫠濡や胶鈹嶅┑鐘叉搐缁犵懓霉閿濆牆鈧粙濡搁埡鍌滃弳闂佸搫鍟犻崑鎾绘煕鎼达紕锛嶇紒杈╁仱楠炴帒螖娴e弶瀚介梻浣呵归張顒勬偡閵娾晛绀傜€光偓閸曨剛鍘甸梺鎯ф禋閸嬪懎鐣峰畝鈧埀顒冾潐濞叉粓寮拠宸殨濞寸姴顑愰弫鍥煟閹邦収鍟忛柛鐐垫暬濮婄粯鎷呴懞銉с€婇梺闈╃秶缁犳捇鐛箛娑欐櫢闁跨噦鎷�...

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计算如下,这个由失配阻ΔRd引入的差模信号,就会转化为差分级输出信号的噪声。

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(2) 输入晶体管的不匹配,管子的不匹配,会引起两管子的电流的微小差别,并且两个的跨导是不一样的。

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         由于输入级管子的不匹配,会将共模信号转化为一个差模的误差,可以用下面的公式表示,它表示失配跨导引起的CMRR。

 

 

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 (3) 再介绍一个原因,就是拖尾恒流源的寄生电容会随频率变化而变化。这会引起这个恒流源电流的变化,差分输入端射极或源极电阻用恒流源代替的目的是保持电流恒定和高阻抗。但它的电流如果随频率发生变化,势必降低差分输入端的共模抑制能力。

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Wayne Xu 等你差分和仪表的CMRR介绍呢,运放的本身共模抑制比和组成差分电路的共模抑制比什么关系呢?

个人理解:

差分运放和仪表运放,无非是把电阻或者多个运放集成在一起,并且用激光修调过,所以匹配度会做的比较好,所以CMRR会比较高。

相对于,您用普通运放+外围电阻,来搭建差分运放或者仪表放大器的电路,您需要电阻匹配的非常好,而且即使选用高精度的电阻,CMRR也很难达到仪表放大器的效果。

能否介绍差分放大器的基础参数?

差分放大器和仪表放大器的CMRR后续分析文章出来了吗?楼主的文章写得很好啊,想继续学习

差分放大器和仪表放大器的CMRR主要受集成的差分放大电阻影响。因此掌握Trim电阻精度的工艺是制作仪放,差分放大器的核心技术。推荐阅读Bruce Trump的博文:“差动放大器——良好匹配电阻器不可或缺的器件” 那一篇,浅显异懂。

好的,谢谢啊,推荐的资料很好,其他博文也很值得学习

收益匪浅

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