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共模抑制比

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簡化的雙端輸入運算放大器模型。運算放大器將之間的差模信號進行運算處理,而對共模信號進行抑制衰減。圖中分別提供正負直流電壓保證運算放大器的靜態工作點。

共模抑制比(英語:common-mode rejection ratio, CMRR)是模擬電路差分放大器(或者其他電子器件)的一個用於衡量其抑制兩端輸入信號共模部分的一個參數。在實際應用中,例如,當有用信號為低電壓信號且疊加在一個可能較高的電壓補償,或者是相關信息表示為在兩個信號的差值時,較高的共模抑制比就十分重要。

理想狀態下,一個差分放大器兩個輸入端分別輸入,輸出,這裡 為差模增益。然而,現實中的差分放大器用下式表示更佳:

這裡是共模增益,通常情況遠小於差模增益。

共模抑制比定義為差模增益與共模增益的比值:

其中,為差分放大器的差模增益,為共模增益。

如果使用對數,則共模抑制比可以用分貝值來表示[1]

由於差模增益一般遠大於共模增益,共模抑制比是一個正數。

共模抑制比是一個很重要的產品參數,它表示了通過放大器的共模信號的抑制與衰減的情況。其值通常也取決於信號本身的頻率,因此嚴格來說必須表示為一個函數[2]

抑制共模信號在信號傳輸中降低噪聲信號十分重要。例如,在噪聲環境中測量熱電偶的阻抗時,環境中的噪聲同時輸入兩個端口,造成一個共模的噪聲信號。測量儀器的共模抑制比決定了其對噪聲或者補償的衰減。

運算放大器的例子

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一個運算放大器(簡稱運放)有兩個輸入端,同相輸入端()和反相輸入端(),其開環增益。理想運算放大器的輸出信號可表示為:

這個方程表示了一個無窮大的共模抑制比。如果兩個輸入端口輸入完全相同(包括幅值相位)的信號,則輸出信號為零。在實際應用中,常常不是絕對的理想運算放大器,共模抑制比越低,則共模信號在輸出信號中的體現越大。例如,常見的741型運算放大器,在大多數情況下其共模抑制比約為90分貝[3]。對於那些對運算放大器輸出變化不太敏感的應用中,70分貝的共模抑制比已經足夠。一些高端的電子設備可能會使用120分貝(如LM4562M[4])甚至更高的運算放大器。

參考文獻

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  1. ^ dB: What is a decibel?. School of Physics, UNSW. [2011-01-16]. (原始內容存檔於2020-12-09). 
  2. ^ Gianluca Giustolisi, Member, IEEE, Giuseppe Palmisano, Member, IEEE, and Gaetano Palumbo, Senior Member, IEEE. CMRR Frequency Response of CMOS Operational Transconductance Amplifiers. IEEE Xplore. [2011-01-16]. 
  3. ^ What You Shoud Know about (741) Operational Amplifier?. DATASHEET and Circuit Diagram. [2011-01-17]. (原始內容存檔於2020-07-03). 
  4. ^ LM4562, Dual High Performance, High Fidelity Audio Operational Amplifier from the PowerWise® Family. National Semiconductors. [2010-01-16]. (原始內容存檔於2010-01-23). 

相關條目

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