共模抑制比CMRR定義及其測試

CMRR定義及其測試

在開始討論運放的共模抑制比CMRR之前，我們先了解一下運放的共模輸入電壓和軌對軌運放。運放的共模輸入電壓是指運放的兩個輸入引腳電壓的平均值；

對于雙極性輸入級的運放，運放的共模輸入電壓，一般達不到電源電壓。而軌對軌（rail to rail）運放的共模電壓幾乎可以達到電源電壓。

CMRR定義為差模電壓增益AD和共模電壓增益AC的比值，即：CMRR=AD/AC.但是為了更加便于理解，即從應用的角度出發，CMRR也可以看作輸入失調電壓Vos隨共模輸入電壓Vcm變化的情況，即CMRR(V/V) = ΔVos/ΔVcm.或者寫成對數的形式CMRR(dB) = -20*log[CMRR(V/V)]。

關于CMRR的測試可以基于CMRR(V/V) = ΔVos/ΔVcm此表達式。如下圖所示：

影響CMRR的因素

運放之所以會對共模信號能夠進行放大，即CMRR(dB)不為無窮大，主要來源于下面幾個原因：

下面我們就挑幾個上面的原因看一下它們的影響（參考自TI中文論文）：

(1) 電阻的不匹配，如下圖所示，由于電阻的不匹配，一個共模電壓的變化ΔVin，會在X，Y點轉化為一個差模電壓。

計算如下，這個由失配阻ΔRd引入的差模信號，就會轉化為差分級輸出信號的噪聲。

(2) 輸入晶體管的不匹配，管子的不匹配，會引起兩管子的電流的微小差別，并且兩個的跨導是不一樣的。

由于輸入級管子的不匹配，會將共模信號轉化為一個差模的誤差，可以用下面的公式表示，它表示失配跨導引起的CMRR。

(3) 再介紹一個原因，就是拖尾恒流源的寄生電容會隨頻率變化而變化。這會引起這個恒流源電流的變化，差分輸入端射極或源極電阻用恒流源代替的目的是保持電流恒定和高阻抗。但它的電流如果隨頻率發生變化，勢必降低差分輸入端的共模抑制能力。