Gustavo Castro

共模抑制比（CMRR）的概念是處理差分輸入電路時(shí)的基本概念，但它經(jīng)常被誤解。使用儀表放大器時(shí)，對(duì)電路中共模信號(hào)的影響有不正確的期望并不罕見。

例如，儀表放大器常用的CMRR測(cè)試包括測(cè)量輸出，同時(shí)將相同的信號(hào)施加到兩個(gè)輸入。AD8422B（配置為增益為10 V/V）的示例測(cè)試電路如圖1所示。第二個(gè)放大器AD8428的工作增益為2000，可放大被測(cè)器件產(chǎn)生的小誤差，使其更容易使用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備（如示波器）進(jìn)行測(cè)量。1

圖1.共模抑制比測(cè)試電路。

通過此設(shè)置，可以觀察到輸入端40 V共模變化時(shí)輸出變化為2 mV，相當(dāng)于AD20B輸出端的8422 μV電壓。這一點(diǎn)也不差，但有人可能會(huì)爭(zhēng)辯說，10 μV/V相當(dāng)于100 dB的抑制，而數(shù)據(jù)手冊(cè)保證的CMRR至少為114 dB！我們是否發(fā)現(xiàn)了有缺陷的部件？CMRR去哪兒了？

CMRR只是差分增益除以共模增益的商。它可以根據(jù)以下表達(dá)式以 V/V 或 dB 表示：

CMRRV/V= A差異/一個(gè)厘米

CMRR分貝= 20log（A差異/一個(gè)厘米） = 20log（A差異） – 20log（A厘米)

之前測(cè)得的10 μV/V相當(dāng)于–100 dB共模增益，而不是CMRR。由于放大器的增益設(shè)置為10 V/V（或20 dB），因此總CMRR為20 dB – （–100 dB） = 120 dB，大于器件規(guī)格中的114 dB。如果增益增加到100 V/V，則CMRR將再上升20 dB，達(dá)到140 dB！盡管如此，當(dāng)新的增益和相同的2 V信號(hào)施加到輸入時(shí)，AD8422的輸出仍會(huì)變化10 μV。你可能會(huì)問，這怎么更好？這是否意味著我們?cè)谧鞅祝?/p>

嗯，不是真的;CMRR的定義對(duì)每個(gè)人來說都是一樣的。重要的是它保持這種方式，我們不會(huì)改變它。雖然不需要的共模信號(hào)會(huì)污染輸出，但它保持恒定，與增益無關(guān)。但如果差分增益很大，這種“污染”也會(huì)變小。換句話說，如果我們將共模誤差除以增益，將其與輸入信號(hào)進(jìn)行比較，它實(shí)際上變得非常小。因此，輸出端的10 μV/V誤差相當(dāng)于增益為1時(shí)的10 μV/V和增益為100時(shí)的100 nV/V。在測(cè)量小信號(hào)時(shí)，為什么這是一件好事應(yīng)該很明顯。

請(qǐng)注意，并非所有儀表放大器的CMRR都隨著增益的增加而增加，有些甚至開始以更大的增益逐漸減少。換言之，CMRR為120 dB的儀表放大器只有在增益增加130 dB時(shí)才能達(dá)到20 dB。我們稱這種效果為CMRR壓縮。然而，我們已經(jīng)看到AD8422在不壓縮的情況下將其CMRR提高到160 dB。現(xiàn)在，伙計(jì)們，這是一個(gè)很難找到的CMRR性能。

圖2.AD8422 共模抑制比與頻率的關(guān)系

請(qǐng)注意，噪聲和高增益（20，000）使這種測(cè)量具有挑戰(zhàn)性。因此，有必要對(duì)源進(jìn)行濾波，以盡量減少其噪聲貢獻(xiàn)。AD8428在其濾波器端子之間使用電容來降低測(cè)量帶寬。此外，需要適當(dāng)?shù)钠帘魏徒泳€以避免外部噪聲拾取。

審核編輯：郭婷