測(cè)量放大器共模抑制能力的研究及分析計(jì)算

引言

測(cè)量放大器|0">放大器具有輸入阻抗高、共模抑制比大等特點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。但由于電路|0">電路的分析復(fù)雜，通常只給出理想情況下放大器的差模增益，而難以給出其在非理想情況下的共模抑制比表達(dá)式。

本文以圖1 所示的測(cè)量放大器為基礎(chǔ)，在電路非理想情況下，對(duì)該電路抑制共模信號(hào)的原理進(jìn)行了分析，并給出了共模抑制比的表達(dá)式，得出了放大器的共模抑制比約為第一級(jí)放大電路的差模電壓增益和第二級(jí)放大電路的共模抑制比的乘積、抑制共模信號(hào)主要由第二級(jí)放大電路來完成的結(jié)論。該結(jié)論對(duì)測(cè)量放大器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用都具有一定的指導(dǎo)意義。

電路的共模抑制比

在圖1 所示電路中，設(shè)運(yùn)放A1和A2的差模、共模電壓增益分別為Aud1、Aud2、Auc1、Auc2。如果忽略輸入偏置電流，可以列出下列方程：

式中： 分別為運(yùn)放A1 和A2的反相輸入端電壓。

在實(shí)際電路中，為了提高電路抑制共模干擾的能力，第一級(jí)兩個(gè)運(yùn)放A1和A2的特性一致性要好第二級(jí)差動(dòng)放大器中的4 個(gè)電阻要精密配合（R3=R5，R4=R6），并取R1=R2，且固定不變，通過改變RG來調(diào)整電路的增益。

由式（1）~（4）得放大器第一級(jí)電路的差模電壓增益AudI為：

第一級(jí)電路的共模電壓增益AucI為：

式中：

通常，由式（5）、式（6）得：

由式（7）、式（8） 可見，第一級(jí)電路的作用是對(duì)差模信號(hào)進(jìn)行放大，對(duì)共模信號(hào)幾乎沒有抑制作用。

設(shè)A3電路的差模、共模電壓增益分別為Aud3、Auc3。

同樣忽略輸入偏置電流，則有：

式中：

由式（9）得：

當(dāng)時(shí)：

故放大器的差模電壓增益：

共模電壓增益：

共模抑制比為：

由式（14）可知，放大器的共模抑制比約等于

放大器的第一級(jí)電路的差模增益AudI與第二級(jí)電路的

共模抑制比KCMR3的乘積。

結(jié)論

測(cè)量放大器的第一級(jí)電路只對(duì)差模信號(hào)有一定的放大作用，而對(duì)共模信號(hào)幾乎沒有抑制作用，對(duì)共模信號(hào)的抑制作用主要由第二級(jí)電路來完成，放大器的共模抑制比約為第一級(jí)電路的差模電壓增益和第二級(jí)電路的共模抑制比的乘積。