Common Mode Rejection Ratio (CMRR) και ο λειτουργικός ενισχυτής

Το CMRR (Common Mode Rejection Ratio) είναι η πιο σημαντική προδιαγραφή και υποδεικνύει πόσα από τα σήματα κοινής λειτουργίας θα παρουσιαστούν για μέτρηση. Η τιμή του CMMR εξαρτάται συχνά από τη συχνότητα σήματος και πρέπει να καθοριστεί η λειτουργία. Η λειτουργία του CMMR χρησιμοποιείται ειδικά για τη μείωση του θορύβου στις γραμμές μετάδοσης. Για παράδειγμα, όταν μετράμε την αντίσταση ενός θερμοστοιχείου στο θορυβώδες περιβάλλον, ο θόρυβος από το περιβάλλον εμφανίζεται ως μετατόπιση και στα δύο καλώδια εισόδου και καθιστώντας το ως σήμα τάσης κοινής λειτουργίας. Το όργανο CMRR καθορίζει την εξασθένηση που εφαρμόζεται στον θόρυβο.

Τι είναι το CMRR;

Το CMRR σε έναν λειτουργικό ενισχυτή είναι ένας κοινός λόγος απόρριψης τρόπου. Γενικά, το op amp ως δύο τερματικά εισόδου που είναι θετικά και αρνητικά τερματικά και οι δύο είσοδοι εφαρμόζονται στο ίδιο σημείο. Αυτό θα δώσει τα αντίθετα σήματα πολικότητας στην έξοδο. Εξ ου και η θετική και η αρνητική τάση των ακροδεκτών θα ακυρωθούν και θα δώσει την προκύπτουσα τάση εξόδου. Ο ιδανικός ενισχυτής θα έχει το άπειρο CMRR και με το πεπερασμένο διαφορικό κέρδος και μηδενικό κέρδος λειτουργίας.

Κοινή αναλογία απόρριψης τρόπου

CMMR = Απόκτηση διαφορικού τρόπου / κέρδος κοινής λειτουργίας

Τύπος αναλογίας απόρριψης κοινής λειτουργίας

Ο λόγος απόρριψης κοινού τρόπου σχηματίζεται από τις δύο εισόδους που θα έχουν το ίδιο σημάδι τάσης DC. Εάν υποθέσουμε ότι η μία τάση εισόδου είναι 8v και η άλλη 9v εδώ η 8v είναι κοινή και η τάση εισόδου πρέπει να υπολογιστεί μέσω της εξίσωσης του V + - V-. Εξ ου και το αποτέλεσμα θα είναι 1v αλλά η κοινή τάση DC μεταξύ των δύο εισόδων έχει μηδενικό κέρδος.

Το διαφορικό κέρδος Ad αυξάνει τη διαφορά μεταξύ των δύο τάσεων εισόδου. Όμως, το κοινό κέρδος λειτουργίας Ac αυξάνει την τάση DC της κοινής λειτουργίας μεταξύ των δύο εισόδων. Ο λόγος δύο κερδών λέγεται ότι είναι ένας κοινός λόγος απόρριψης τρόπου. Η τιμή της μορφής είναι σε dB. Ο τύπος ενός κοινού λόγου απόρριψης τρόπου υπολογίζεται με την ακόλουθη εξίσωση.

CMRR = 20log | Ao / Ac | dB

Αναλογία απόρριψης τροφοδοσίας

Το τροφοδοτικό Ο λόγος απόρριψης ορίζεται ως οι αλλαγές στην τάση μετατόπισης εισόδου ανά μονάδα αλλαγών στην τάση τροφοδοσίας DC. Η τροφοδοσία υπολογίζεται επίσης με τη μορφή dB. Η μαθηματική εξίσωση του αναλογία απόρριψης τροφοδοσίας δίνεται παρακάτω.

PSRR = 20log | ΔVDc / ΔVio | dB

Συντελεστής απόρριψης κοινής λειτουργίας Op Amp

Ο κοινός λόγος απόρριψης τρόπου είναι α διαφορικός ενισχυτής και οι ενισχυτές op ενισχύονται με τη διαφορική είσοδο. Ως εκ τούτου, ο λόγος CMMR μπορεί να εφαρμοστεί στον ενισχυτή λειτουργίας. Χρησιμοποιώντας την κατάσταση του συντελεστή απόρριψης λόγου, δηλαδή όταν και οι δύο είσοδοι του ενισχυτή έχουν τις ίδιες τάσεις, τότε η έξοδος του ενισχυτή θα πρέπει να είναι μηδέν ή ο ενισχυτής θα πρέπει να απορρίπτει το σήμα. Η παρακάτω εικόνα δείχνει τον ενισχυτή του MCP601 του λόγου απόρριψης κοινής λειτουργίας.

Συντελεστής απόρριψης κοινής λειτουργίας Op Amp

Σφάλμα όφσετ CMRR του Op-Amp

Το CMRR μπορεί να δημιουργήσει παράλληλη τάση εξισορρόπησης σε ενισχυτές op που έχουν διαμορφωθεί στον ενισχυτή που δεν αναστρέφεται, ο οποίος φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Ο μη αναστρέψιμος λειτουργικός ενισχυτής θα έχει μικρή ποσότητα σφάλματος CMRR επειδή και οι δύο είσοδοι είναι συνδεδεμένες στη γείωση, δεν υπάρχει παρουσία δυναμικής τάσης CM.

Σφάλμα όφσετ CMRR του op amp

Σφάλμα (RTI) = Vcm / CMRR = Vin / CMRR

Vault = [1 + R2 / R1] [Vin + Vin / CMRR]

Σφάλμα (RTO) = [1 + R2 / R1] [Vin / CMRR]

Μέτρηση του λόγου απόρριψης κοινής λειτουργίας

Υπάρχουν διαφορετικοί τρόποι για τη μέτρηση του κοινού λόγου απόρριψης τρόπου. Στο παρακάτω σχήμα θα συζητήσουμε τις τέσσερις αντιστάσεις ακριβείας για να διαμορφώσουμε το op amp ως διαφορικό ενισχυτή. Εφαρμόζεται σήμα και στις δύο εισόδους, μετρούνται οι αλλαγές στην έξοδο και ένας ενισχυτής με άπειρο CMRR επίσης δεν αλλάζει στην έξοδο. Οι εγγενείς δυσκολίες αυτού του κυκλώματος είναι ότι η αναλογία ταιριάζει με οι αντιστάσεις είναι σημαντικό ως το CMRR του op amp. Η αναντιστοιχία 0,1% βρίσκεται μεταξύ του ζεύγους αντίστασης και το αποτέλεσμα θα είναι σε CMR 66 dB. Ως εκ τούτου, οι περισσότεροι από τους ενισχυτές θα έχουν χαμηλή συχνότητα CMR είναι μεταξύ 80dB έως 120Db. Σε αυτό το κύκλωμα, είναι σαφές ότι υπάρχει μόνο οριακά χρήσιμο για τη μέτρηση του CMRR.

Μέτρηση του λόγου απόρριψης κοινής λειτουργίας

ΔVout = ΔVin / CMRR (1 + R2 / R1)

CMRR χωρίς χρήση αντιστάσεων ακριβείας

Το ακόλουθο κύκλωμα είναι πιο περίπλοκο συγκρίνοντας με το παραπάνω κύκλωμα και μπορεί να μετρήσει το CMRR χωρίς τη χρήση αντίστασης ακριβείας. Με την εναλλαγή της τάσης τροφοδοσίας αλλάζει ο κοινός λόγος απόρριψης τρόπου. Πρακτικά, τοΤο κύκλωμα μπορεί να εφαρμοστεί εύκολα και χρησιμοποιώντας το ίδιο κύκλωμα μπορούμε να εφαρμόσουμε διαφορετικές τάσεις τροφοδοσίας για τη μέτρηση του λόγου απόρριψης τροφοδοσίας.

Στο ακόλουθο κύκλωμα, το τροφοδοτικό είναι από το + -15 DUT op amp με το κοινό εύρος τάσης λειτουργίας + -10V. Από το ακόλουθο κύκλωμα, ο ενσωματωμένος ενισχυτής A1 θα πρέπει να έχει υψηλό κέρδος, χαμηλό Vos και χαμηλό IB και ο ενισχυτής είναι 097 συσκευές.

CMRR χωρίς χρήση αντιστάσεων ακριβείας

Σε αυτό το άρθρο, έχουμε συζητήσει το Common Mode Rejection Ratio (CMRR) και τον λειτουργικό ενισχυτή. Ελπίζω με την ανάγνωση αυτού του άρθρου να έχετε αποκτήσει κάποιες βασικές γνώσεις σχετικά με την αναλογία απόρριψης της κοινής λειτουργίας. Εάν έχετε απορίες σχετικά με αυτό το άρθρο ή σχετικά με τα λειτουργικά κυκλώματα ενισχυτή στην μηχανική, μη διστάσετε να σχολιάσετε στην παρακάτω ενότητα. Εδώ είναι η ερώτηση για εσάς, Τι είναι ο λόγος απόρριψης τροφοδοσίας ;