运放参数的详细解释和分析-part8，共模抑制比CMRR的影响
上一小节简单介绍了，共模抑制比的定义，以及引起它的原因。下面就介绍一下，它的影响。本系列贴子的目的是说清楚运放参数的定义，分析引起这个问题的原因，介绍明白这个参数对电路的影响，最后尽力介绍一些经验方法来尽可能的减少和避免这些影响。
简单来说，CMRR是运放的一个直流精度参数，它的好坏，会引起运放的放大电路的输出误差的好坏。
下表是OPA177的datasheet中标出的共模抑制比CMRR，注意表中标定的值是指，在输入共模电压范围内的直流共模抑制比。它的最小值为130dB，是非常高的值。
由于CMRR是有限值，当运放输入端有共模电压Vcm时，它会引入一个输入失调电压，我们称之为Vos_CMRR。如下图所示
当共模电压为5V时，这个失调电压为1.58uV。计算过程如下，直流共模抑制比转化为比率为：
对于上图中的G=2的电路，则输出端误差为3.16uV。对于基准源为2.5V，双极性输入的24位ADC来说，为相当于引起了11个LSB的直流误差了，直接影响到最后四位的精度了。
下面介绍另一个不好的影响，运放的CMRR是随频率的增加而降低。Datasheet中通常会给出一个曲线图来表示这一变化。如下图，这一点是一个非常令人不爽的特性。
我们可以计算一下这一特性的影响，如下图所示，当共模信号为一个20Vpp@1KHz的正弦信号时，它引入的输入失电压将是Vos_CMRR_AC=200uV@1kHz。对于Gain=2的放大电路，它的输入误差信号将为 400uV@1kHz。
有一点需要引起注意，对于反向比例放大电路，如下图，它的同向端是接入到地的，由于“虚短”。此放运放的共模信号将为0，并且不随信号的变化而改变。因此共模信号引起的误差很小。
而对于同向比例放大电路，如下图，它的同向端是接是接的信号，由于“虚短”。此放运放的共模电压就是信号的电压。如果信号本身是一个频率很高的信号，幅值也很大。那么由这个信号引 入的Vos_CMRR_AC执必会非常大。此时应选用在信号频率上 CMRR依然很高的运放。经过上面的分析，即使这样，Vos_CMRR_AC的影响可能也会是非常严重的。
最后简单介绍一下运放的CMRR测试，通常人们会想到有下图的方法来测试CMRR，这种方法看似简单，但存在一个很大的问题，就是它需要的电阻匹配度非常高，为发测CMRR>100dB的运放，需要1ppm以下的电阻。这几乎不实用。
简单易行的方式是下图的方式。它对电阻的匹配度要求要低的多。
设信号源输出电压为VS，测得辅助运放输出电压为VL0，则有
对“当共模电压为5V时，这个失调电压为1.58uV”这个计算有点疑问：
比方说，130dB最小值是在什么条件下测得呢？ 即此时的输入共模电压是多少呢？
如果在0V下测得最小值，那么该计算没有任何问题。 但是如果是5V下测得的最小值，理解上offset里面应该已经包含有共模带来的变化。但具体计算共模带来多少offset电压是不是不好计算？
130dB是指+/-13V的共模电压范围，测得的最小CMRR值。其实也是不真实最小值。这个值是测试很多片运放的一个统计值。
这个值可以说是一个符合正态分布的随机值，因此上面的计算是一个最坏情况计算。很多情况下，最坏情况分析，对我们是有意义的。
基本上买到的芯片，大部分情况会比这个值要好。
楼主您好！有以下几个疑问请教下您！
1.文中共模抑制比指运放对共模电压的抑制作用，我的理解是共模电压为5V时，造成运放的输出端电压为5/CMRR。但是您是把5/CMRR放在了输入端，这个我不太清楚？
2.“ 对于上图中的G=2的电路，则输出端误差为3.16uV。对于基准源为5V，又极性输入的24位ADC来说，为相当于引起了13个LSB的直流误差了，直接影响到最后四位的精度了”对于24位的运放，5伏的基准，那一个LSB代表的不就将近5uv吗？怎么说3.16us引起了13个LSB的误差？
3.另外，对于测量CMRR的两种方法中的计算公式，我没有推出来，您能把计算过程写一下吗？
谢谢您！
问题1和问题3，一并回答。当共模电压变化时，是引起输入端的offset电压发生变化。就是说我们要折算回输入端，而非输出端。文中说了这到点。
由于CMRR是有限值，当运放输入端有共模电压Vcm时，它会引入一个输入失调电压，我们称之为Vos_CMRR。
文中的测试方法，本质就是将这一失调电压放大到输出端可测量的值。然后测量电路输出端的电压。然后再除以电路的增益
即可以计算出输入失调电压。从而计算出CMRR=⊿Vcm/⊿Vos
问题2，对于2.5V基准，双极性输入的24位ADC，一个LSB电压值为=2x2.5/2^24=5/16777216=0.298uV
同在电路的输出误差为3.16uV。则误差转化为code = 3.16/0.298 =10.6 约为11个LSB。文中计算有错，已改正过来了。
Wayne,你好， 文中计算Vos_CMRR值的时候是怎么从3.16*10^6, 就得到第二步的0.316uV/V的呢？
Fenghua,
CMRR=⊿Vcm/⊿Vos
如果CMRR=130dB，那么20log(⊿Vcm/⊿Vos)=130，所以得到⊿Vcm/⊿Vos=3.16*10^6 V/V，
也即⊿Vos/⊿Vcm=0.316*10^-6 V/V=0.316uV/V。
能详细解释下为什么方法2测试CMRR时，对电阻的匹配要求就会低很多？谢谢。
能否解释测试CMRR的方法2，为什么都测试电阻要求低，还有，公式是怎么推导出来的？
辅助运放的放大器的增益石多少？是什么类型的运放？如果是1，那么应该有两个电阻啊？而且R1，R2，RL的值呢？对信号也有影响啊。
多谢多谢
Weyne Xu，请问“由于CMRR是有限值，当运放输入端有共模电压Vcm时，它会引入一个输入失调电压，我们称之为Vos_CMRR。”
前面的文章说Vios有两种一种是由输入失调电流Ib与外部电阻网络引起的，另外一种是器件本身固有的，那这里的Vos_CMRR是前者还是后者，如果是前者那为什么要说“由于CMRR是有限值”，如果是后者“那这句话为什么说是”它会引入一个输入失调电压“？
另外，我想请教Ib和外部电阻网络引发的失调电压与本身固有的失调电压在实际使用中他们的作用是叠加起来，还是说一种包含了另外一种？
lven xu，请问cmrr的定义不是差模增益比共模增益的比值吗，这里怎么变成了CMRR=⊿Vcm/⊿Vos，他们之间转换的过程能写一下吗？
5706.运算放大器共模抑制比的仿真与测试.pdf已经找到答案了，多谢、还望解决我问wayne xu的问题
TI的专家您好！我一直分辨不清什么时候该用同相放大，什么时候该用反相放大！同相和反相书上说的出来放大倍数和输入电阻有区别外，其他的我就找不到了，我知道放大链路的前级应该用同相，但是中间级和后级呢！我还看了您的文章，反相放大更能抑制共模信号！请问还有其他更多的区别吗，应该什么时候选用同相和反相？谢谢！
我用上图测量共模抑制比时出现了一个严重的问题就是我用数字示波器测量辅助运放输出端的波形但却出现了严重的震荡现象，我想知道这是有什么引起的？我使用的被测运放是UA741，辅助运放的OP07。电阻的参数：Ri=100欧，Rf=100K,R1=30K,R2=30K,Rl=10K.
谢谢您们的耐心，让我们又长了信心
你好！ 最近我也在在思考运放共模抑制比的问题，
疑问在于差分放大器的共模抑制比等于Ad/Ac，对差分放大器的同相输入和反相输入端 给定一个相等的共模电压，测量输出Vo，便可以求出Ac
那么对运放而言，它的共模增益和差模增益到底怎么计算呢？ 是在开环情况下？ 差模开环增益与共模开环增益之比？ 差模开环增益容易理解，共模开环增益又该怎样理解呢？
按照上图的方法，测量到的共模增益岂不是 差分放大器的共模增益吗？
烦请您百忙之中释惑，谢谢！
你好，请问：，对于2.5V基准，双极性输入的24位ADC，一个LSB电压值为=2x2.5/2^24，为什么一个LSB不是：一个LSB电压值为=2.5/2^24，LSB不就是基准电压除以2的N次方吗？N为分辨率。
推导一下：
请看图片吧。
我回复了一个，我说的对吧。
这样理解就与PSRR统一起来了，易于理解。
你看看我理解得对不对。
运放在工作时，由于器件本身固有的输入失调电压和应用中输入失调电流Ib与外部电阻网络引起的输入失调电压，所以运放输入端有共模电压Vcm变化DeltaVcm时，输出输出端变化DeltaVout, 而这个DeltaVout可以理解为相当于运放输入端有一个失调电压引起的，所以共模电压的变化也会引起输出电压的变化，即引入了一定的输入失调电压，所以CMRR是有限值。
我的理解对吗？
你看看我理解得对不对。
运放在工作时，由于器件本身固有的差分输入级不匹配和应用中有输入失调电流Ib与外部电阻网络的存在，所以运放输入端有共模电压Vcm变化DeltaVcm时，输出输出端变化DeltaVout, 而这个DeltaVout可以理解为相当于运放输入端有一个失调电压引起的，所以共模电压的变化也会引起输出电压的变化，即引入了一定的输入失调电压，所以CMRR是有限值。
我理解的对吗？