嵌入式学习笔记 - 运算放大器的共模抑制比
一 定义
共模抑制比(Common Mode Rejection Ratio, CMRR)是衡量差分放大器(或差分电路)抑制共模信号能力的关键指标。它在电子工程中尤为重要,特别是在需要处理微弱信号或对抗环境噪声的场景中。
核心概念
- 共模信号:同时出现在两个输入端的不同的信号,比如环境噪声,信号干扰。
- 差模信号:两个输入端之间的差异的信号(真实需要放大的信号)。
CMRR的作用:量化放大器对共模信号的抑制能力,同时有效放大差模信号。
公式与单位
-
定义式:CMRR(共模抑制比)=差模增益(Ad)/共模增益(Ac),
或者用log表示:
-
示例:若差模增益 Ad=1000,共模增益 Ac=0.1,则CMRR=1000/0.1=104或80 dB。可见共模抑制比越高性能越好。
二 为什么CMRR重要?
- 抗干扰能力:高CMRR的放大器能有效抑制共模噪声(如电源噪声、电磁干扰),确保有用信号(差模部分)被精确放大。
- 应用场景:
- 医疗设备(如心电图机ECG)中抑制人体共模干扰。
- 传感器信号调理(如应变片、热电偶)中滤除环境噪声。
- 通信系统中减少信号传输中的共模干扰。
三 典型值与设计要求
- 普通运放:CMRR约 70–90 dB。
- 精密仪表放大器:CMRR可达 100–120 dB 以上。
- 提升CMRR的方法:
- 优化电路对称性。
- 使用匹配的电阻元件。
- 采用仪表放大器结构。