通過精確匹配的電阻網(wǎng)絡(luò)提高差分放大器的共模抑制比

差分放大器電路（如圖1所示）在模擬技術(shù)中需要用于各種應(yīng)用。其中一個(gè)例子是測(cè)量技術(shù)，根據(jù)應(yīng)用的不同，可能需要極高的測(cè)量精度。為了達(dá)到這種精度，必須最小化典型的誤差源，如失調(diào)和增益誤差，以及噪聲、容差和漂移。為此，使用高精度運(yùn)算放大器。同樣重要的是放大器電路的外部元件，尤其是電阻器，它們應(yīng)該具有匹配的比率，而不是任意選擇的比率。

圖1.常規(guī)差分放大器電路。

理想情況下，差分放大器電路中的電阻應(yīng)以相同的比率（R2/R1 = R4/R3）的方式選擇。與這些比率的任何偏差都會(huì)導(dǎo)致不希望的共模誤差。差分放大器抑制該共模誤差的能力以共模抑制比（CMRR）給出。它指示輸出電壓在相同輸入電壓（共模電壓）下如何變化。在最好的情況下，輸出電壓不應(yīng)改變，因?yàn)樗鼉H取決于兩個(gè)輸入電壓之間的差異（最大CMRR）;但是，實(shí)際情況有所不同。CMRR是差分放大器電路的一個(gè)重要特性，通常以dB為單位

對(duì)于圖1所示的差分放大器電路，CMRR由放大器本身以及外部連接的電阻決定。后者與電阻相關(guān)的CMRR在本文的其余部分由索引“R”表示，并使用以下公式計(jì)算：

例如，如果期望增益G = 1，并且在放大器電路中使用容差為1%的電阻與2%匹配，則共模抑制比為

或以分貝為單位

在 34 dB 時(shí)，共模抑制比R相對(duì)較低。在這種情況下，即使放大器具有非常好的CMRR，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度，因?yàn)殒湹膹?qiáng)度始終取決于其最薄弱的環(huán)節(jié)。因此，對(duì)于精確的測(cè)量電路，所選的電阻也必須非常精確。

傳統(tǒng)電阻器在實(shí)踐中沒有恒定的值。它們承受機(jī)械載荷和溫度的影響。根據(jù)要求，可以使用具有不同容差或匹配電阻對(duì)或網(wǎng)絡(luò)的電阻器，這些電阻器大部分采用薄膜技術(shù)制造，并提供精確的比率穩(wěn)定性。利用這些匹配電阻網(wǎng)絡(luò) （例如，LT5400 四通道匹配電阻網(wǎng)絡(luò)），放大器電路的整體 CMRR 可以顯著改善。LT5400 電阻器網(wǎng)絡(luò)由于其在整個(gè)溫度范圍內(nèi)的出色匹配，尤其是與差分放大器電路結(jié)合使用時(shí)，可確保其 CMRR 優(yōu)于分立電阻器兩倍。

圖2.采用LT5400的差分放大器電路。

因此，LT5400 提供了 0.005% 的匹配，從而產(chǎn)生了一個(gè) CMRRR86分貝。

然而，放大器電路的總共模抑制比（CMRR總）由電阻CMRR組合而成R和運(yùn)算放大器的共模抑制比（CMRROP).對(duì)于差分放大器，使用公式3計(jì)算：

對(duì)于典型的 CMRROP112 dB，例如，由 LT1468 提供，以及 LT5400 的增益為 G = 1，CMRR 產(chǎn)生的值為 85.6 dB總.

或者，集成差分放大器（如 LTC6363）也可以 使用。這種類型的放大器已經(jīng)包含實(shí)際的放大器，并且最佳 片中匹配的電阻。它幾乎消除了所有問題 上面提到，同樣在CMRR值下提供最大精度 超過 90 分貝。

審核編輯：郭婷