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[分享] 运算放大器的简易测量--直流CMRR、PSRR

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发表于 2022-12-13 11:59:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 eefocus_3884713 于 2022-12-13 16:22 编辑

运算放大器是差分输入、单端输出的极高增益放大器,常用于高精度模拟电路,因此必须精确测量其性能。本帖将简要介绍其中两个关键概念——CMRR与PSRR。

一、CMRR:

共模抑制比(英语:common-mode rejecTIon raTIo, CMRR)是模拟电路中差分放大器(或者其他电子器件)的一个用于衡量其抑制两端输入信号共模部分的一个参数。在实际应用中,例如,当有用信号为低电压信号且叠加在一个可能较高的电压补偿,或者是相关信息表示为在两个信号的差值时,较高的共模抑制比就十分重要。
运算放大器的共模抑制比(CMRR)指共模电压变化导致的失调电压实际变化与所施加的共模电压变化之比。在 DC 时,它一般在 80 dB 至 120 dB 之间,但在高频时会降低。

测试电路非常适合测量 CMRR(图 1)。它不是将共模电压施加于 DUT 输入端,以免低电平效应破坏测量,而是改变电源电压(相对于输入的同一方向,即共模方向),电路其余部分则保持不变。
A.png
图一 CMRR测量电流


在图1 所示电路中,在 TP2 测量失调电压,电源电压为±V(本例中为+2.5 V 和–2.5 V),并且两个电源电压再次上移+1 V(至+3.5 V 和–1.5 V)。失调电压的变化对应于 1 V 的共模电压变化,因此直流 CMRR 为失调电压与 1 V 之比,即 CMRR=20log(1000 × TP2/1 V)。

二、PSRR:

电源抑制比(power supply rejecTIon raTIo, PSRR)是一个经常在电子放大器(特别是运算放大器 )或稳压器的规格书出现的参数,用来描述某一设备对电源噪声(来自电源的噪声)的抑制能力。

电源抑制比的定义是电源电压变化做成设备输出的电压相应变化的比例。因为此比值一般较大,为方便使用:分贝(dB)作为单位,理想的设备其PSRR是无限大。PSRR会随频率而改变,规格书一般会以图表展示不同频率下的PSRR,较简单的方式表示某特定频率下的PSRR作参考用。
B.png

在放大器的情况下,由于整个线路有闭环增益(Av),电源的噪声(△Vsupply)会被放大而得出(△Vout),放大器本身的PSRR 是:

C.png

CMRR 衡量失调电压相对于共模电压的变化,总电源电压则保持不变。电源抑制比(PSRR)则相反,它是指失调电压的变化与总电源电压的变化之比,共模电压保持中间电源电压不变(图2)。
D.png

图二 PSRR测量电流


所用的电路完全相同,不同之处在于总电源电压发生改变,而共模电平保持不变。本例中,电源电压从+2.5 V 和–2.5 V 切换到+3 V 和–3 V,总电源电压从 5 V 变到 6 V。共模电压仍然保持中间电源电压。计算方法也相同(1000 × TP1/1 V)。


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