请教:什么叫共模抑制比、差模输入
共模抑制和差模信号
2。1 共模抑制
仪表放大器将两个信号的差值放大。典型的差模信号来自传感器件,诸如电阻桥或热电偶。图1示出了仪表放大器的典型应用,来自电阻桥的差模电压被AD620(低功耗,低成本,集成仪表放大器)放大。 在热电偶和电阻桥的应用中,差模电压总是相当小(几毫伏到十几毫伏)。而两个输入端输入的同极性、同幅值的电压约为2。5V,还有对测量无用的共模分量,所以理想的仪表放大器应该放大输入端两信号的差值,任何共模分量都必须被抑制。 事实上,抑制共模分量是使用仪表放大器的唯一原因。实践中,仪表放大器从没有彻底抑制掉共模信号,输出端总会有一些残余成份。
共模抑制比(CMRR)是用来...全部
共模抑制和差模信号
2。1 共模抑制
仪表放大器将两个信号的差值放大。典型的差模信号来自传感器件,诸如电阻桥或热电偶。图1示出了仪表放大器的典型应用,来自电阻桥的差模电压被AD620(低功耗,低成本,集成仪表放大器)放大。
在热电偶和电阻桥的应用中,差模电压总是相当小(几毫伏到十几毫伏)。而两个输入端输入的同极性、同幅值的电压约为2。5V,还有对测量无用的共模分量,所以理想的仪表放大器应该放大输入端两信号的差值,任何共模分量都必须被抑制。
事实上,抑制共模分量是使用仪表放大器的唯一原因。实践中,仪表放大器从没有彻底抑制掉共模信号,输出端总会有一些残余成份。
共模抑制比(CMRR)是用来衡量共模信号被放大器抑制程度的一个综合指标,它由下式定义
式中的Gain是放大器的差模增益,Vcm是输入端存在的共模电压,Vout是输入共模电压在输出端的结果。
代入具体值,如AD620集成仪表放大器所设置增益为10时,CMRR为100dB,图1中共模电压为2。5V,由(1)式求出它在输出端的电压为250m V。有上面设定,注意到由输入和输出失调电压所引起的输出电压约为1。
5mV,这说明作为误差源,CMRR并没有失调电压重要。至此,只讨论了直流信号的共模抑制比。
2。2 交流和直流共模抑制比
在图1中,共模信号可以是稳态的直流电压(如来自电桥的2。
5V电压),或是来自外部干扰。在工业应用中,最普通的外部干扰从50Hz/60Hz输电干线检拾而来(例如来自照明灯,电机或任何在输电干线上运行的设备)。在不同的测量应用中,仪表放大器输入端的干扰基本相等,因此在这里干扰信号也被看作共模信号,被叠加在输入直流共模电压上,在输出端得到的是这个输入共模信号的衰减形式,衰减程度取决于该频率下的CMRR。
虽然直流失调电压可以通过微调和校准轻易除去,而输出端的交流误差却很麻烦。例如,如果输入回路从输电干线检拾到50Hz或60Hz的干扰,那么输出端的交流电压会降低整个应用的分辨度。滤除干扰代价很昂贵,并且仅在对速度要求不高的应用中才可行。
显然,整个频率范围内的高共模抑制有助于减小外部共模干扰的影响。
所以,实践中在整个频率范围内来讨论CMRR比讨论它在直流时的情况要有意义得多。集成仪表放大器数据手册列出了在50Hz/60Hz时的CMRR,图解部分给出CMRR随频率变化的曲线(见图2)。
图2表明AD623(低价格集成仪表放大器)CMRR在频率范围内变化的情况。100Hz以前保持平坦,之后(大于100Hz)开始下降,可以看出,50Hz/60Hz电网干扰会被很好的抑制。
还要注意电网频率的谐波干扰,在工业环境中,电网频率谐波可以达到第七谐波(350Hz/420Hz)。此时,CMRR降到大约90dB(增益为10)。这使得- 70dB的共模增益仍足以抑制大多数共模干扰。
差动放大电路的差模输入电阻是指差模输入时,从两输入端看进去的等效电阻,由图I0544(a)的微变等效电路即可求得:
共模输入电阻是指共模输入时,从输入端看进去的等效电阻,由图I0545(a)画出微变等效电路可得:
电路的输出电阻是从放大器输出端看进去的电阻。
当从双端输出时,其差模输出电阻为:
ro(双)=2Rc GS0515
单端输出时,其差模输出电阻为:
ro (单)=Rc GS0516。收起