并不是所有架构造而平等。就像您不会选择一个单一工具来建造一个房子一样,您不应该假设所有仪表放大器(ina)在所有应用中都能发挥最佳效用。
共模抑制比(cmrr)和共模抑制(cmr)测量差分输入放大器(例如运算放大器或ina)抑制两个输入共用信号的能力。换言之,由于共模电压与数据手册中的规定不同,所以在输入端出现偏置电压。该偏移电压除了初始输入失调电压外,还通过器件或电路的差分增益放大!
cmrr的技术定义是差分增益与共模增益的比值。通过改变输入共模电压并观察输出电压的变化进行测量。该变化值通过除以增益而被称为输入,并且被认为是输入偏移电压变化。 cmrr通常以分贝(db)报告,以便于解释和比较。没有行业标准,且cmrr和cmr经常互换。
因是共模增益,cmrr取决于几个放大器设计因素,包括:
设计流程变量:
源极和漏极电阻匹配
栅极 - 漏极电容
正向跨导
栅极漏电流
尾电流源的输出阻抗
由于尾电流源的分流电容而导致的频率变化
在下面的ina128曲线中所示为频率的cmrr变化。
创建ina有几种不同的方法,包括:
三路运算放大器ina:带有缓冲输入的差分放大器,如ina826。有关差分放大器拓扑的更多信息,请查看我之前的博文:您需要知道的cmrr——仪表放大器。该拓扑结构解决了差分放大器的低阻抗限制。输入级用于改善信噪比和共模抑制来增益差分电压。缺点是尺寸更大,成本更高。
双路运算放大器ina:像ina126这类更简单的ina,很少有高精度电阻和运算放大器可与之抗衡。这可以转化为更低的成本、更小的封装和更低的静态电流。拓扑的缺陷在于双路运算放大器的噪声增益差异。这使得cmrr在频率上比三路运算放大器ina更快地降级。
特殊拓扑ina:新的体系结构不断涌现为ina的发展提供了更多可能。基于电流镜的设计,如pga281,将输入信号转换为电流。电流模式信号处理在电阻未精确匹配的情况下,也能够抑制共模输入电压和电源变化。
现代设计技术和工艺改进大大提高了低增益和交叉频率下的cmrr,这在具有可编程内部增益的ina pga281中可见一斑。与传统的ina相比,pga281采用专有架构技术和精密过程匹配,将单位增益cmrr提高了30db。
有关如何确定仪表放大器的内部和外部的更多信息,请查看我的engineer it视频。或者,请阅读我在本系列中的前两篇博文:
您需要知道的cmrr——运算放大器(第1部分)
您需要了解有关cmrr的信息——仪表放大器(第2部分)
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您需要知道的CMRR—仪表放大器拓扑(第3部分)
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