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一問一答,幫你解決共模抑制比問題

發(fā)布時(shí)間:2015-11-09 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】為了說明差分放大電路抑制共模信號(hào)及放大差模信號(hào)的能力,常用共模抑制比作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)來衡量,其定義為放大器對(duì)差模信號(hào)的電壓放大倍數(shù)Aud與對(duì)共模信號(hào)的電壓放大倍數(shù)Auc之比,稱為共模抑制比,下面小編通過問答的形式向大家展示共模抑制比的相關(guān)問題。
一、什么是共模抑制比?
 
共模抑制比定義為當(dāng)運(yùn)算放大器工作于線性區(qū)時(shí),運(yùn)算放大器的差模增益與共模增益之比值。共模抑制比是一個(gè)極為重要的指標(biāo),它表示了差模輸入時(shí)抑制共模干擾信號(hào)能力,是衡量了運(yùn)算放大器對(duì)輸入信號(hào)共模信號(hào)的隔離能力。
 
公式
 
其中,Kcmrr表示共模抑制比,Ad表示差模增益,Ac表示共模增益。
 
二、什么是共模信號(hào)與差模信號(hào)?
 
共模信號(hào)是信號(hào)線對(duì)地的電壓,差模信號(hào)是信號(hào)線之間的電壓。放大電路是一個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò),每個(gè)端口有兩個(gè)端子。當(dāng)兩個(gè)輸入端子的輸入信號(hào)分別為U1和U2時(shí),兩信號(hào)的差值稱為差模信號(hào),而兩信號(hào)的算術(shù)平均值稱為共模信號(hào)。
 
 
差模與共模信號(hào)
差模與共模信號(hào)
 
三、為什么要抑制共模信號(hào)?
 
任何信號(hào)都可以分解為共模信號(hào)和差模信號(hào)。共模信號(hào)是作用在差分放大器或儀表放大器兩個(gè)輸入端的相同信號(hào),通常是由于線路傳導(dǎo)和空間磁場(chǎng)干擾產(chǎn)生的,不攜帶有效信息,是不希望出現(xiàn)的信號(hào)。主要表現(xiàn)為:
 
1. 單線傳輸時(shí),地電位差異引起的共模信號(hào),會(huì)疊加在信號(hào)上形成共模干擾,造成原始信號(hào)失真。
 
2. 雙線傳輸時(shí),有效信號(hào)是差模信號(hào),共模信號(hào)是無效信號(hào)。如果共模信號(hào)被放大很多,會(huì)影響到真正需要放大的差模信號(hào)。
 
共模信號(hào)示意
共模信號(hào)示意
 
四、共模干擾是如何產(chǎn)生的?
 
實(shí)際應(yīng)用中,溫度的變化各種環(huán)境噪聲的影響都可以視作為共模干擾,共模干擾產(chǎn)生的原因很多。主要原因有以下四點(diǎn):
 
1. 電網(wǎng)串入共模干擾電壓。
 
2. 輻射干擾(如雷電,設(shè)備電弧,附近電臺(tái),大功率輻射源)在信號(hào)線上感應(yīng)出共模干擾。
 
3. 接地電壓不一樣,也就是說地電位差異引入共模干擾。
 
4. 設(shè)備內(nèi)部電線對(duì)電源線的影響。
 
 共模干擾
共模干擾
 
五、高共模抑制比在測(cè)試儀器中有什么作用?
 
1. 可以保證通道間的共模干擾減到最小。
 
2. 可以隨意測(cè)量任意點(diǎn),不受地電位影響。
 
3. 可以保證每個(gè)通道獨(dú)立測(cè)量。
 
六、共模抑制比120dB與60dB區(qū)別大嗎?
 
比如輸出差模信號(hào)1V,差模增益1,理論測(cè)試結(jié)果為1V。但若存在100V共模電壓,120dB共模抑制比衰減倍數(shù)為0.000001,此時(shí)測(cè)試誤差為0.1mV,而60dB共模抑制比衰減倍數(shù)為0.001,測(cè)試誤差為100mV。也就是說,共模抑制比60dB的測(cè)試誤差會(huì)是120dB測(cè)試誤差的1000倍。


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