Перейти к содержанию

CMRR — коэффициент ослабления синфазного сигнала

CMRR показывает, насколько хорошо операционный или дифференциальный усилитель подавляет напряжение, одинаковое на обоих входах, и усиливает только разность между ними. От него зависит точность измерения тока, сигналов датчиков и мостовых схем.

Обновлено Редакция GAW

CMRR (common-mode rejection ratio, коэффициент ослабления синфазного сигнала, КОСС) — отношение коэффициента усиления разностного сигнала к коэффициенту усиления синфазного, то есть одинакового на обоих входах. Его выражают в децибелах:

CMRR=20lg⁡KдифKсинф дБ\text{CMRR} = 20 \lg \frac{K_\text{диф}}{K_\text{синф}}\ \text{дБ}

Идеальный усилитель реагирует только на разность входных напряжений. Реальный пропускает и часть синфазного, и эту часть удобно представить как дополнительное смещение нуля на входе: синфазное напряжение Uсинф добавляет ко входу ошибку около Uсинф / CMRR. Похожий параметр для напряжения питания — PSRR.

Значения у операционных усилителей

ОУCMRRДокумент
LM35865–80 дБTI SLOS068AB
TL072100 дБTI SLOS080W
OPA2333130 дБTI SBOS351E

Дифференциальный усилитель на резисторах

В схеме из ОУ и четырёх резисторов подавление определяет не столько сам ОУ, сколько точность отношений резисторов. При допуске каждого резистора ±ε в худшем случае

КОСС≈1+R2/R14ε\text{КОСС} \approx \frac{1 + R_2/R_1}{4\varepsilon}

(Analog Devices, MT-068). При усилении 10 и резисторах 1 % это около 275 раз, или 49 дБ, — синфазные 2,5 В дадут на выходе ошибку до 91 мВ. С резисторами 0,1 % КОСС вырастает до 69 дБ. Подробный разбор дифференциального и инструментального усилителей — в статье «Операционный усилитель», а вклад CMRR в погрешность измерения тока шунтом считает калькулятор токового шунта.

Частые вопросы

Что такое синфазный сигнал?

Напряжение, одинаковое на обоих входах усилителя. Например, при измерении тока шунтом в плюсовом проводе оба вывода шунта находятся под напряжением питания, скажем 12 В, а полезный сигнал — лишь доли вольта разницы между ними. Усилитель должен усилить разницу и не реагировать на общие 12 В — насколько это ему удаётся, и показывает CMRR.

Почему дифференциальный усилитель на ОУ подавляет синфазный сигнал хуже, чем сам ОУ?

Подавление в схеме определяет точность совпадения отношений резисторов, а не только ОУ. При усилении 10 и резисторах 1 % КОСС в худшем случае — около 275 раз, то есть 49 дБ, хотя у самого ОУ 80–120 дБ. С резисторами 0,1 % получается около 69 дБ; ещё лучше интегральные усилители с резисторами, подогнанными на кристалле.

Как перевести CMRR из децибел?

Как и любое отношение напряжений: CMRR = 20·lg(Kдиф / Kсинф). 60 дБ — синфазный сигнал ослабляется в 1000 раз сильнее разностного, 100 дБ — в 100 000 раз. На выходе синфазное напряжение Uсинф проявляется как ошибка, приведённая ко входу, около Uсинф / CMRR.

Источники

  1. Analog Devices. MT-068: Difference and Current Sense Amplifiers — КОСС дифференциального усилителя при разбросе резисторов
  2. Texas Instruments. LM358, LM358A, LM358B, LM358BA, LM2904x: Industry-Standard Dual Operational Amplifiers (SLOS068AB) — CMRR LM358 65–80 дБ
  3. Texas Instruments. TL07xx (SLOS080W); OPAx333 (SBOS351E) — CMRR TL072 100 дБ, OPA2333 130 дБ

Нашли ошибку?

Смотрите также