技术术语

2021/1/6 posted

CMRR，共模抑制比 (Common Mode Rejection 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 (In) 等流经接地电路时，会产生噪声信号 (Vn)，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]

例如：NF的差分放大器5307型号的CMRR在电网电源的频率下为120 dB (最小值)
即使产生1 V作为噪声分量Vn，输出中也只出现1 1µV.

随着系统的变大，(1)和(2)就会看起来相同，但由于电势和阻抗不同，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。在没有这些阻抗的情况下，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 kΩ，差分放大器Rin+ = Rin-：忽略10 MΩ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相同的阻抗插入负极输入以改善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 µH/ m，50 Ω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 Ω同轴电缆为100 pF / m）

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