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消除共模電壓的放大器

作者: 時(shí)間:2007-09-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
有史以來(或至少是有精密電子以來),模擬設(shè)計(jì)者最頭痛的問題之一就是 CMV(共模電壓)帶來的誤差,或稱之為可怕的地。盡管恐懼沖擊著工程師們的心靈,但 CMV 并沒有什么特別神秘之處。CMV 誤差的產(chǎn)生原因很簡(jiǎn)單:不同位置上電路的公共電壓(即:地),如一個(gè)機(jī)箱的傳感器和另一個(gè)機(jī)箱的 ADC,兩個(gè)電位是不同的。因此,當(dāng)你在相距遙遠(yuǎn)的電路之間傳送時(shí),CMV 的差異會(huì)表現(xiàn)為附加的噪聲和,損害了所需


消除 CMV 誤差有很多方法。包括一種在接地互連處使用大量銅箔的強(qiáng)力方案,用全差分儀表放大器調(diào)整器,以及使用電流隔離器。根據(jù)不同因素在CMV問題中所占比重,以及需要CMV矯正的信號(hào)通道數(shù)量,每種方法都能找到自己的位置。最常用和最有效的一種CMV矯正方式是差分放大,即采用模擬量減法,從信號(hào)中去除CMV分量。這種方法的缺點(diǎn)是每個(gè)信號(hào)通道上都需要一只專門的放大器。圖1中的電路是差分放大器思路的一種變型,它將兩個(gè)共享的CMV放大器與八個(gè)復(fù)用通道中的簡(jiǎn)單無源電阻對(duì)組合起來,以最少的元件數(shù)量為大量模擬通道實(shí)現(xiàn)CMV消除。

下面是工作原理。放大器 A1 將 CMV放 大10倍并反相。然后將這個(gè) CMV加到一個(gè)無源累加網(wǎng)絡(luò)陣列上,每個(gè)輸入信號(hào)一個(gè)。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)兩只腳間比率為10:1,把進(jìn)入的輸入電壓和CMV信號(hào)與 -10V CMV接地噪聲組合起來:V=10/11×(VI+VCM) +1/11×(10×VCM)=10/11×VI+10/11×(VCM-VCM)=10/11×VI。VCM 的衰減因子主要取決于 20 kΩ與 2 kΩ電阻比匹配的精度。如果是 1% 匹配,CMRR(共模抑制比)大約為 100:1,或 40 dB;對(duì) 0.1% 匹配,CMRR 為 1000:1,或 60 dB。

然后,模擬復(fù)用器選擇所需的輸入電壓輸入到11/10比率因數(shù)校正放大器A2??蛇x的0.1mF濾波器電容提供少許的低通噪聲過濾,你應(yīng)按照自己設(shè)備的帶寬要求對(duì)其作相應(yīng)修改。對(duì)很多應(yīng)用而言,180ms左右(或大約88Hz)太慢了,而對(duì)其它應(yīng)用則太快。

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