共模抑制比CMRR的影響

CMRR的影響

通常運放datesheet手冊中所給出的CMRR值，是一個直流參數。它的好壞，會影響運放輸出誤差的大小。即CMRR越小，則運放對輸入端共模電壓所引起的輸出誤差抑制能力越差。

下表是OPA177的datasheet中標出的共模抑制比CMRR，注意表中標定的值是指在輸入共模電壓范圍內的直流共模抑制比，它的最小值為130dB，可以看出是非常高的值。

比如當共模電壓為5V時，這個由共模電壓所產生的輸入失調電壓Vos_cmrr為1.58uV。計算過程如下：

已知CMRR=130dB，則-20log(⊿Vos/⊿Vcm)=130；

即⊿Vos/⊿Vcm=3.16*10^-7 V/V，⊿Vos=5V*3.16*10^-7 V/V=1.58uV

由上述可知，由共模電壓所產生的輸入失調電壓Vos_cmrr為1.58uV，可以看出來CMRR=130dB還是很讓人滿足的。但是是否在任何情況下都可以保持CMRR都保持不變呢？答案是否定的。

實際上，運放的CMRR是隨頻率的增加而降低。Datasheet中通常會給出一個曲線圖來表示這一變化。如下圖所示為運放LM7171的CMRRvsFrequency曲線，可以看出頻率在<100kHz時，都可以保持CMRR不變，即當運放的輸入信號頻率＜100kHz時，運放都具有很高的共模電壓抑制能力。

下面再給出運放OPA177的CMRRvsFrequency曲線，可以看出CMRR隨頻率的增加而急劇下降。在頻率為1kHz時，CMRR≈100dB。

我們可以計算一下這一特性的影響，如下圖所示，當共模信號為一個20Vpp@1KHz的正弦信號時，它引入的輸入失調電壓將是Vos_CMRR_AC=200uV@1kHz。對于Gain=2的放大電路，它的輸出誤差信號將為 400uV@1kHz。

如果共模信號頻率繼續增加的話，那么由共模信號引入的輸入失調電壓還會繼續增大，相應的輸出電壓誤差也會繼續增加，所以在選擇運放時，要保證運放在其輸入的共模信號頻率下具有很大的CMRR。

有一點需要引起注意，對于反向比例放大電路，它的同相輸入端是接入到地的，由于“虛短”。此時運放的共模信號將為0，并且不隨信號的變化而改變。因此共模信號引起的誤差很小。即可以通過反向放大電路來減小共模電壓的干擾！

而對于同向比例放大電路，如下圖，它的同向端是接是接的信號，由于“虛短”。此放運放的共模電壓就是信號的電壓。如果信號本身是一個頻率很高的信號，幅值也很大。那么由這個信號引 入的Vos_CMRR_AC值必會非常大。此時應選用在信號頻率上 CMRR依然很高的運放。