共模抑制比CMRR的影响

CMRR的影响

通常运放datesheet手册中所给出的CMRR值，是一个直流参数。它的好坏，会影响运放输出误差的大小。即CMRR越小，则运放对输入端共模电压所引起的输出误差抑制能力越差。

下表是OPA177的datasheet中标出的共模抑制比CMRR，注意表中标定的值是指在输入共模电压范围内的直流共模抑制比，它的最小值为130dB，可以看出是非常高的值。

比如当共模电压为5V时，这个由共模电压所产生的输入失调电压Vos_cmrr为1.58uV。计算过程如下：

已知CMRR=130dB，则-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，由共模电压所产生的输入失调电压Vos_cmrr为1.58uV，可以看出来CMRR=130dB还是很让人满足的。但是是否在任何情况下都可以保持CMRR都保持不变呢？答案是否定的。

实际上，运放的CMRR是随频率的增加而降低。Datasheet中通常会给出一个曲线图来表示这一变化。如下图所示为运放LM7171的CMRRvsFrequency曲线，可以看出频率在<100kHz时，都可以保持CMRR不变，即当运放的输入信号频率＜100kHz时，运放都具有很高的共模电压抑制能力。

下面再给出运放OPA177的CMRRvsFrequency曲线，可以看出CMRR随频率的增加而急剧下降。在频率为1kHz时，CMRR≈100dB。

我们可以计算一下这一特性的影响，如下图所示，当共模信号为一个20Vpp@1KHz的正弦信号时，它引入的输入失调电压将是Vos_CMRR_AC=200uV@1kHz。对于Gain=2的放大电路，它的输出误差信号将为 400uV@1kHz。

如果共模信号频率继续增加的话，那么由共模信号引入的输入失调电压还会继续增大，相应的输出电压误差也会继续增加，所以在选择运放时，要保证运放在其输入的共模信号频率下具有很大的CMRR。

有一点需要引起注意，对于反向比例放大电路，它的同相输入端是接入到地的，由于“虚短”。此时运放的共模信号将为0，并且不随信号的变化而改变。因此共模信号引起的误差很小。即可以通过反向放大电路来减小共模电压的干扰！

而对于同向比例放大电路，如下图，它的同向端是接是接的信号，由于“虚短”。此放运放的共模电压就是信号的电压。如果信号本身是一个频率很高的信号，幅值也很大。那么由这个信号引 入的Vos_CMRR_AC值必会非常大。此时应选用在信号频率上 CMRR依然很高的运放。