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共模抑制(CMR)是指抵消任何共模信號(兩輸入端電位相同)同時(shí)放大差模信號(兩輸入端的電位差)的特性,這是儀表放大器所提供的重要功能。DC和交流(AC)CMR兩者都是儀表放大器的重要技術(shù)指標(biāo)。使用任何儀表放大器都能將由于DC共模電壓(即出現(xiàn)在兩輸入端的DC電壓)產(chǎn)生的任何誤差減小到80dB至120dB.
共模增益(ACM)是指輸出電壓變化與共模輸入電壓變化之比,它與CMR有關(guān)。ACM是指兩個輸入端施加共模電壓時(shí)從輸入到輸出的凈增益(衰減)。例如,一個儀表放大器的共模增益為1/1000,其輸入端的10V共模電壓在其輸出端會呈現(xiàn)出10mV的變化。差模增益或常模增益(AD)是指兩個輸入端施加(或跨接)不同的電壓時(shí)輸入與輸出之間的電壓增益。共模抑制比(CMRR)是指AD與ACM之比。請注意在理想的儀表放大器中,CMRR將成比例隨增益增加。
CMR通常是在給定頻率和規(guī)定不平衡源阻抗條件下(例如,60Hz頻率,1kΩ不平衡源阻抗)對滿度范圍共模電壓(CMV)的變化規(guī)定的。
數(shù)學(xué)上,CMRR可用下式表達(dá):CMRR=AD[VCM/VOUT];其中:
AD是放大器差模增益。
VCM是呈現(xiàn)在放大器輸入端的共模電壓。
VOUT是當(dāng)共模輸入信號施加到放大器時(shí)呈現(xiàn)的輸出電壓。
CMR是CMRR的對數(shù)表達(dá)形式,即:CMR=20Log10CMRR如1的儀表放大器電橋電路能有效地抑制了出現(xiàn)在電橋兩個輸出端的DC共模電壓,同時(shí)放大了非常微弱的電橋信號電壓。另外,許多現(xiàn)代儀表放大器提供高達(dá)80dB的CMR,并允許使用低成本、非穩(wěn)壓的DC電源激勵電橋。雖然運(yùn)算放大器也具有CMR,但是共模電壓與信號電壓一起被傳送到輸出端,利用三只運(yùn)算放大器和一些0.1精度電阻器自己搭成的放大器,通常CMR只能達(dá)到48dBCMR,因此需要一種經(jīng)過穩(wěn)壓的DC電源來激勵電橋。
實(shí)際上,信號通過運(yùn)算放大器的閉環(huán)增益被放大而共模電壓僅得到單位增益。這種在增益方面的差異確實(shí)能按照信號電壓的百分比對共模電壓提供一些衰減。然而,共模電壓依然出現(xiàn)在輸出端并且它的存在降低了放大器的有效輸出范圍。由于許多原因,出現(xiàn)在運(yùn)算放大器的輸出端的任何共模信號(DC或AC)都是非常有害的。
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