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发布于 2025-03-29 09:20:23
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高频高压差分探头的 CMRR为什么这么重要,共模抑制比是什么

CMRR,共模抑制比(Common Mode Reiection Ratio)CMRR是指去除具有两个输入电路的差分放大器所共有的输入信号(噪声分量Vn)的能力。当电网电源信号(ln)等流经接地电路时,会产生噪声信号(),并将其作为同相分量施加到差分放大器。但是,出现在放大器输出端的同相噪声分量非常小 (同相增益很小,理想情况下为0)如果差分增益(图中Vs的增益) 为Adiff且同相增益 (图中Vn的增益) 为Acom,则CMRR的定义为以下公式:

CMRR=Adiff/Acom=Adiff [dB]-Acom [dB]

随着系统的变大,(1)和(2)就会看起来相同,但由于电势和阳抗不同,因此接地电路的电流在(1)和(2)之间流动并变成噪声

实际使用差分放大器时,需要信号线。另外,信号源具有输出阻抗。因此,下图中简单显示了使用差分放大器时的等效电路。在没有这些姐抗的情况下,噪声源将以完全相同的电压值施加到差分放大器的正极和输入端子,并且CMRR不会变差。但是,实际上,这些数值是不容忽视的,并且当将噪声源施加于差分放大器的正负时,会出现电压差,并且这种差会使CMRR恶化。

首先,举一个简单的例子,信号源阻抗RS:10 KQ,差分放大器Rin+= Rin-:忽略10 MQ的输入电阻,以及Rc等的其他阻抗:·对于直流来说,差分增益为0.9990,同相增益为0.0009990,CMRR为20log(0.9990/0.0009990),即为60.0 dB.接下来,如果Rs:0 kΩ,Cc1+Cin+=Cc2+Cin-:500 pF

在10 kHz时,差分增益为0.9532,同相增益为0.2994,CMRR下降到大约0.1 dB。

注意,如果以这种方式从信号源到差分放大器的正极输入端时,若传输途径中存在不平衡,则CMRR会恶化。下图的情况下,将会用与Rs相同的阳抗插入负极输入以改善CMRR并目很难在几十于赫兹以上实现高CMRR.

在实际使用条件下,很难在大范围内的输入部分达到平衡,并且很难在几十千赫兹以上实现高CMRR。

RS:信号源输出电阻

Rc1,Rc2:电缆的直流电阻

Lc1,Lc2:信号电缆电感(平行电缆为1 uH/m,50 Q同轴电缆为250 nH/m)

Cc1,Cc2:信号电缆电容(屏蔽电缆为150 pF/m,50 Q同轴电缆为100pF/m)