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差分放大器共模

来源:本站原创 浏览:76次 时间:2020-10-15
我们需要知道的差分放大器有一个重要的特点是共模范围,它表明放大器能够容忍的最大vCOMMON幅度。这个值通常至少要比差分输入范围大几倍,指定为一个DC值,但它也适用于AC信号的峰值幅度。差分放大器应该有多大的共模范围取决于测量要求。如果共模电压是接地环路电流引起的小信号,那么一两伏特的范围就足够了。但是,如果要测量的差分信号位于大的共模电压的顶部,那么这一范围必须很大。例如,我们假设vA-B是开关电源一级电路电流监测电阻器中的电压波形,在本例中,vCOMMON为400 V (DC+峰值AC),v A-B波形是一个电压斜波,峰值为1 V。通过使用?10综合衰减系数的探头和衰减器,vCOMMON将衰减到4 V,vA-B将衰减到10mV信号。差分放大器必须拥有至少4 V的共模范围。

如果放大器的CMRR是10,000:1,那么差分放大器将在输出上把4 V vCOMMON衰减到400 μV水平。在这种情况下,放大器的CMRR与探头和放大器内部衰减器的衰减结合在一起,共模信号衰减1,000,000:1,差分信号则衰减100倍。在标准接地参考示波器上,可以简便安全地显示这一输出。

获得良好的CMRR

通过认真匹配流入和流经差分放大器的+和-信号路径的所有属性,可以实现良好的共模抑制比性能。这种匹配对探头及对放大器都非常重要。

某些示波器通过从一个输入中减去另一个输入,来获得CMRR (通常称为A-B)。在模拟示波器中,这通过颠倒一条通道,然后把它与示波器输入段中的另一条通道相加实现。数字示波器(DSO)提供了多种数字函数,可以从一个采集的波形中减去另一个波形。

DSO通常不会为这类运算指定CMMR,但通过考虑每条通道的精度指标,可以导出DC系数。如果每条通道的DC增益精度是±1%,那么CMRR可能会低达50:1,很少会好于100:1。在考虑AC信号时,CMRR会进一步恶化。在我们前面位于400 V共模信号顶部的1 V信号实例中,会输出10mV的差分信号和40mV的共模信号。另外输入不可能容忍4 V的偏置水平。

为获得最优CMRR,差分放大器使用的探头应设计成使CMRR达到最大。用户需要保证以最优方式补偿探头。

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