Common Mode Rejection Ratio (CMRR) และ The Operational Amplifier

CMRR (Common Mode Rejection Ratio) เป็นข้อกำหนดที่สำคัญที่สุดและระบุจำนวนสัญญาณโหมดทั่วไปที่จะวัดได้ ค่าของ CMMR มักขึ้นอยู่กับความถี่ของสัญญาณและควรระบุฟังก์ชัน ฟังก์ชันของ CMMR ใช้เพื่อลดเสียงรบกวนบนสายส่งโดยเฉพาะ ตัวอย่างเช่นเมื่อเราวัดความต้านทานของเทอร์โมคัปเปิลในสภาพแวดล้อมที่มีเสียงดังสัญญาณรบกวนจากสภาพแวดล้อมจะปรากฏเป็นออฟเซ็ตบนสายนำเข้าทั้งสองและทำให้เป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้าโหมดทั่วไป เครื่องมือ CMRR จะกำหนดการลดทอนที่ใช้กับเสียงรบกวน

CMRR คืออะไร?

CMRR ใน เครื่องขยายเสียงที่ใช้งานได้ เป็นอัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไป โดยทั่วไปออปแอมป์เป็นขั้วอินพุตสองขั้วซึ่งเป็นขั้วบวกและขั้วลบและอินพุตทั้งสองจะถูกนำไปใช้ที่จุดเดียวกัน สิ่งนี้จะให้สัญญาณขั้วตรงข้ามที่เอาต์พุต ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าบวกและลบของขั้วจะตัดออกและจะให้แรงดันเอาต์พุตที่เป็นผลลัพธ์ ออปแอมป์ในอุดมคติจะมีค่า CMRR ที่ไม่มีที่สิ้นสุดและมีค่าเกนต่างที่ จำกัด และค่าเกนโหมดทั่วไป

อัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไป

CMMR = อัตราขยายของโหมดดิฟเฟอเรนเชียล / กำไรจากโหมดทั่วไป

สูตรอัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไป

อัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไปเกิดขึ้นจากอินพุตทั้งสองซึ่งจะมีสัญลักษณ์ของแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเหมือนกัน ถ้าเราสมมติว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าหนึ่งตัวคือ 8v และอีก 9v ที่นี่ 8v นั้นเป็นเรื่องธรรมดาและควรคำนวณแรงดันไฟฟ้าขาเข้าผ่านสมการของ V + - V- ดังนั้นผลลัพธ์จะเป็น 1v แต่แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงทั่วไประหว่างอินพุตทั้งสองมีอัตราขยายที่ไม่ใช่ศูนย์

โฆษณากำไรส่วนต่างจะขยายความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าอินพุตทั้งสอง แต่โหมดทั่วไปที่ได้รับ Ac จะขยายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงของโหมดทั่วไประหว่างอินพุตทั้งสอง อัตราส่วนของการได้รับสองรายการกล่าวได้ว่าเป็นอัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไป ค่าของรูปแบบเป็น dB สูตรของอัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไปคำนวณโดยสมการต่อไปนี้

CMRR = 20log | Ao / Ac | เดซิเบล

อัตราส่วนการปฏิเสธแหล่งจ่ายไฟ

แหล่งจ่ายไฟ อัตราส่วนการปฏิเสธหมายถึงการเปลี่ยนแปลงของแรงดันออฟเซ็ตอินพุตต่อหน่วยที่เปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง แหล่งจ่ายไฟยังคำนวณในรูปแบบของเดซิเบล สมการทางคณิตศาสตร์ของ อัตราส่วนการปฏิเสธแหล่งจ่ายไฟ ได้รับด้านล่าง

PSRR = 20log | ΔVDc / ΔVio | เดซิเบล

อัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไปของ Op Amp

อัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไปคือ a เครื่องขยายเสียงที่แตกต่างกัน และออปแอมป์ถูกขยายด้วยอินพุตดิฟเฟอเรนเชียล ดังนั้นอัตราส่วน CMMR สามารถนำไปใช้กับเครื่องขยายเสียงที่ใช้งานได้ โดยใช้เงื่อนไขของอัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไปเช่นเมื่ออินพุตของเครื่องขยายเสียงทั้งสองมีแรงดันไฟฟ้าเท่ากันเอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงควรเป็นศูนย์หรือเครื่องขยายเสียงควรปฏิเสธสัญญาณ ภาพต่อไปนี้แสดงเครื่องขยายเสียงของ MCP601 ของอัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไป

อัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไปของ Op Amp

Offset Error ของ CMRR ของ Op-Amp

CMRR สามารถสร้างแรงดันออฟเซ็ตแบบขนานในออปแอมป์ที่กำหนดค่าไว้ในแอมพลิฟายเออร์แบบไม่กลับด้านซึ่งแสดงในรูปด้านล่าง แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการที่ไม่กลับด้านจะมีข้อผิดพลาด CMRR เล็กน้อยเนื่องจากอินพุตทั้งสองเชื่อมต่อกับกราวด์จึงไม่มีแรงดันไฟฟ้าแบบไดนามิกของ CM

Offset Error ของ CMRR ของ op amp

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

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

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

การวัดอัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไป

มีหลายวิธีในการวัดอัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไป ในรูปด้านล่างเราจะพูดถึงตัวต้านทานความแม่นยำสี่ตัวเพื่อกำหนดค่า op amp เป็นเครื่องขยายเสียงที่แตกต่างกัน สัญญาณจะถูกนำไปใช้กับอินพุตทั้งสองการเปลี่ยนแปลงของเอาต์พุตจะถูกวัดและเครื่องขยายเสียงที่มี CMRR แบบไม่มีที่สิ้นสุดก็ไม่มีการเปลี่ยนแปลงในเอาต์พุต ปัญหาโดยธรรมชาติของวงจรนี้คืออัตราส่วนที่ตรงกันของ ตัวต้านทาน มีความสำคัญเช่นเดียวกับ CMRR ของ op amp ความไม่ตรงกัน 0.1% อยู่ระหว่างคู่ตัวต้านทานและผลลัพธ์จะเป็น CMR ที่ 66 dB ดังนั้นเครื่องขยายเสียงส่วนใหญ่จะมีความถี่ต่ำของ CMR อยู่ระหว่าง 80dB ถึง 120Db ในวงจรนี้เป็นที่ชัดเจนว่ามีประโยชน์เพียงเล็กน้อยสำหรับการวัด CMRR

การวัดอัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไป

ΔVout = ΔVin / CMRR (1 + R2 / R1)

CMRR โดยไม่ต้องใช้ตัวต้านทานแบบแม่นยำ

วงจรต่อไปนี้ซับซ้อนกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวงจรข้างต้นและสามารถวัด CMRR ได้โดยไม่ต้องใช้ตัวต้านทานที่มีความแม่นยำ ด้วยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟอัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไปจะเปลี่ยนไป ปอย่างผิดเพี้ยนสามารถใช้วงจรได้อย่างง่ายดายและโดยใช้วงจรเดียวกันเราสามารถใช้แรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันเพื่อวัดอัตราส่วนการปฏิเสธแหล่งจ่ายไฟ

ในวงจรต่อไปนี้แหล่งจ่ายไฟมาจาก + -15 DUT op amp ที่มีช่วงแรงดันไฟฟ้าโหมดทั่วไปที่ + -10V จากวงจรต่อไปนี้แอมพลิฟายเออร์ในตัว A1 ควรมีอัตราขยายสูง Vos ต่ำและ IB ต่ำและแอมป์ออปคืออุปกรณ์ 097

CMRR โดยไม่ต้องใช้ตัวต้านทานแบบแม่นยำ

ในบทความนี้เราได้กล่าวถึง Common Mode Rejection Ratio (CMRR) และแอมพลิฟายเออร์ในการทำงาน ฉันหวังว่าเมื่ออ่านบทความนี้คุณจะได้รับความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับ op amp ของอัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไป หากคุณมีข้อสงสัยเกี่ยวกับบทความนี้หรือ เกี่ยวกับวงจรขยายการทำงาน ในด้านวิศวกรรมโปรดแสดงความคิดเห็นในส่วนด้านล่าง นี่คือคำถามสำหรับคุณ อัตราส่วนการปฏิเสธแหล่งจ่ายไฟคืออะไร เหรอ?