發布日期：2022-04-28 點擊率：33
若您是運算放大器，您可能從未想過接納儀表放大器（INA）。這是因為在關鍵應用中，如電流感應和傳感器信號調理，INA的功能更強大、性能更佳。INA也無需太多的外部援助，他們不會開環運行。但是，與運算放大器相比，它們并非具有多功能，通常更昂貴，所以不要放棄希望。
INA的一個關鍵功能是在存在大的共模電壓和直流電位的情況下調節小差分信號。INA的設計旨在抑制共模電壓（VCM），只能增益或調節差分電壓（VDIFF）。通過共模電壓傳遞給輸出的誤差由共模抑制比（CMRR）規范確定。圖1定義了INA的共模電壓，并顯示了改變共模電壓可能導致的參考輸入誤差電壓。
圖1：INA的共模電壓的表示
INA是輸入上具有高阻抗緩沖器的差分或減法器放大器的本質派生產品。因此當我們談論INA的時候，最好從差分放大器開始。如圖2所示，差分放大器應僅放大差模信號，并抑制共模信號。對于帶有完美平衡電阻的理想放大器，這果真如此。實際應用不僅要考慮放大器的共模抑制，還要考慮與電阻不匹配的誤差。
圖2：差分放大器
電阻匹配非常重要。在上圖中，R2與R1的匹配是差分放大器的CMRR的主要因素。下表所示為不同公差電阻的差分放大器的潛在最壞情況CMRR。激光微調單片差分放大器和INA，如INA149和INA826，實現了大于0.01%的匹配度。若您像我一樣熱衷于數據，并且想要考慮電阻值和公差，以查看對CMRR的影響，請參閱此鏈接中的電子表格。
電阻容差 | 最差情況（6s） CMRR |
1% | 34dB |
0.50% | 40dB |
0.10% | 54dB |
0.01% | 74dB |
表1：差分放大器電阻匹配的最差情況（6σ）CMRR
對于像INA128這樣的普通3運算放大器INA（參見圖3），輸入放大器也有助于CMRR，但輸出級差分放大器上的電阻匹配通常主導該規范。除了高阻抗輸入外，還可以在第一級增益差分信號，并減少CMRR誤差的影響。
圖3：三運放INA及其電壓節點
那么現在我們知道CMRR有什么影響呢？
CMRR在您嘗試對大共模電壓下存在的小差分信號進行調制的應用或在每個端子上存在通用噪聲（如50/60 Hz電源線噪聲）的嘈雜環境中非常重要。若您不選擇適用于您的應用的零件，CMRR錯誤可能會影響您的測量結果。示例應用包括電流感測或傳感器信號調理（見圖3）。
圖4：應用示例
CMRR也將隨著INA的頻率而變化，類似于運算放大器。
附件供參考： http://www.deyisupport.com/cfs-file.ashx/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-00-73/4010.Diff-Amp-CMRR.xlsx
請繼續關注我的下一個博客，了解CMRR如何變化，以及儀表放大器的特殊拓撲結構的優勢。本系列第一篇的博客可通過以下鏈接前往查看，感謝閱讀！
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