1、定义 共模抑制比(CMRR)是衡量运算放大器对共模信号抑制能力的一个重要指标。它定义为差模增益(Ad)与共模增益(Ac)之比的绝对值:
通常用分贝(dB)来表示,计算公式为:
2、差模增益的测量与计算
1.实验测量:搭建一个基本的差分放大器电路,输入差模信号Vid(即两个输入端的信号大小相等、极性相反),测量输出电压Vod。差模增益:
。例如,输入差模信号Vid=10mV,输出电压Vod=1V,则差模增益Ad=1V/10mV=100。(搞公式慢,还不如手搓)
2.理论计算(以典型差分放大器为例):
对于由两个匹配的晶体管(如双极型晶体管或场效应晶体管)构成的差分对,差模增益(其中gm是晶体管的跨导,RL是负载电阻)。不过实际计算时需要考虑晶体管的参数、偏置电流等诸多因素。
3、共模增益的测量与计算
1.实验测量:在运算放大器的两个输入端输入共模信号Vic(即两个输入端的信号大小相等、极性相同),测量输出电压Voc。共模增益Ac=Voc/Vic。
例如,输入共模信号Vic=0mV,输出电压Voc=100uV,则共模增益Ac=100uV/10mV=0.01。
2. 理论计算(以典型差分放大器为例):共模增益与差分放大器的电路对称程度、晶体管的匹配程度等因素有关。对于理想的完全对称的差分放大器,理论上共模增益为零,但在实际电路中,由于晶体管参数的不对称等因素,共模增益不为零。其计算较为复杂,需要考虑晶体管的发射极(或源极)耦合电阻、负载电阻以及晶体管的参数差异等因素。例如,在一个带有发射极耦合电阻Re的双极型晶体管差分放大器中,共模增益Ac=-RL/(2Re)(这是在一定简化假设下的公式,实际情况可能更复杂)。
计算共模抑制比(CMRR)
例如,根据前面计算得到差模增益Ad=100,共模增益Ac=.01,则
。
用分贝表示为
。
。 需要注意的是,在实际测量和计算中,要考虑电路的线性范围、频率响应等因素对增益测量的影响,以及运算放大器本身的非理想特性。同时,为了得到准确的结果,实验测量时应尽量减小外部干扰。