運放參數(shù)解析：共模抑制比(CMRR)

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今天繼續(xù)給大家分享運放另一項指標(biāo)——共模抑制比(CMRR)。

共模抑制比是運放一項非常重要的指標(biāo)，但在設(shè)計電路時我們時常會忽略它的重要性。然而其不僅會對運放電路的精度產(chǎn)生影響，而且對電路的EMI性能也有著重要意義。對于絕大部分電路差模（信號）是我們需要的而共模信號是需要盡可能抑制的，因此搞懂運放的CMRR也很重要。

首先簡單介紹一下共模信號與差模信號的概念。如下圖1所示，L1，L2為兩條傳輸線，R為負(fù)載（電阻），傳輸線中藍(lán)色箭頭表示差模信號的流動路徑，可見其在兩條傳輸線中大小相等方向相反，承載著我們或者說R“需要的”信號。而兩條傳輸線中綠色箭頭表示的是差模信號的流動路徑，可見其在兩條傳輸線中大小相等方向相同，承載著我們或者說R“不需要的”信號，其與大地構(gòu)成回路。

圖1共模差模信號示意圖

理解共模差模信號后我們?nèi)菀装l(fā)現(xiàn)反向輸入端運放幾乎不存在共模信號問題。如圖2的反向比例放大電路，由于Vp已經(jīng)接地且運放正常工作時處于深度負(fù)反饋狀態(tài)所以Vn=Vp=0，可見此時運放的兩個輸入端電壓與地不存在電勢差所以也不會有共模電壓問題。

圖2反向比例放大電路

共模抑制比表示為運放對差模信號的增益（Ad）m與對共模型號的增益（Ac）m之比，通常以分貝為單位表示如下：

常見的運放低頻CMRR一般在70dB~120dB，更高的可達(dá)150dB左右。另外輸入信號的頻率對CMRR有很大的影響，如下圖3為（ADI）LT1358運放的CMRR隨頻率的關(guān)系，可以看到隨著頻率的增大CMRR迅速衰減。這是為什么呢？這是因為集成運放各級之間存在寄生（耦合）（電容），這些寄生電容隨著頻率的升高容抗快速下降從而導(dǎo)致對共模信號抑制能力減弱。

圖3LT1358CMRRvsfrequency

那在設(shè)計實際運算電路時我們是不是選用CMRR盡可能大的運放就可以實現(xiàn)很好的共模抑制效果呢？答案是否定的。其實上述介紹的是運放自身對共模信號的抑制能力，實際中為了使整個運算電路達(dá)到較高的共模抑制能力，我們還需要合理設(shè)計運放的外圍電路才能更好地抑制共模型號。以下圖4常見的差分放大電路為例。

圖4差分放大電路

當(dāng)電路輸入共模型號即Vcm=V1=V2時共模增益Acm為

當(dāng)電路輸入差模型號即Vdm=V1-V2時差模增益Adm為

至此我們可以求出整個電路的共模增益CMRR為

由此可知為了使CMRR盡可能大我們不僅需要需用高CMRR的運放，而且需要保證

理論上這個條件非常容易實現(xiàn)，但是實際電阻均存在誤差，即使用（高精度）電阻也有0.01%的誤差率而且其價格較普通電阻高出很多，因此在考慮成本與電路效果之間我們需要tradeoff才有可能設(shè)計出使用且可行的電路。

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