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经过使用差分放大器消除共模电压发生的差错

通过利用差分放大器消除共模电压产生的误差-史以来(或至少是有精密电子以来),模拟设计者最头痛的问题之一就是 CMV(共模电压)带来的误差,或称之为可怕的地回路。尽管恐惧冲击着工程师们的心灵,但 CMV 并没有什么特别神秘之处。CMV 误差的产生原因很简单:不同位置上电路的公共电压基准(即:地),如一个机箱的传感器和另一个机箱的 ADC,两个基准电位是不同的。因此,当你在相距遥远的电路之间传送信号时,CMV 的差异会表现为附加的噪声和偏移,损害了所需信号。

史以来(或至少是有精细电子以来),模仿设计者最头痛的问题之一便是 CMV(共模电压)带来的差错,或称之为可怕的地回路。虽然惊骇冲击着工程师们的心灵,但 CMV 并没有什么特别奥秘之处。CMV 差错的发生原因很简略:不同方位上电路的公共电压基准(即:地),如一个机箱的传感器和另一个机箱的 ADC,两个基准电位是不同的。因而,当你在相距悠远的电路之间传送信号时,CMV 的差异会表现为附加的噪声和偏移,损害了所需信号。

经过运用差分扩大器消除共模电压发生的差错

消除CMV差错有许多办法。包含一种在接地互连处运用许多铜箔的强力计划,用全差分外表扩大器信号调整器,以及运用电流隔离器。依据不同要素在CMV问题中所占比重,以及需求CMV纠正的信号通道数量,每种办法都能找到自己的方位。最常用和最有用的一种CMV纠正办法是差分扩大,即选用模仿量减法,从信号中去除CMV重量。这种办法的缺陷是每个信号通道上都需求一只专门的扩大器。图1中的电路是差分扩大器思路的一种变型,它将两个同享的CMV扩大器与八个复用通道中的简略无源电阻对组合起来,以最少的元件数量为许多模仿通道完成CMV消除。

下面是作业原理。扩大器 A1 将 CMV放 大10倍并反相。然后将这个 CMV加到一个无源累加网络阵列上,每个输入信号一个。每个网络两只脚间比率为10:1,把进入的输入电压和CMV信号与 -10V CMV接地噪声基准组合起来:V=10/11×(VI+VCM) +1/11×(10×VCM)=10/11×VI+10/11×(VCM-VCM)=10/11×VI。VCM 的衰减因子首要取决于 20 kΩ与 2 kΩ电阻比匹配的精度。如果是 1% 匹配,CMRR(共模抑制比)大约为 100:1,或 40 dB;对 0.1% 匹配,CMRR 为 1000:1,或 60 dB。

然后,模仿复用器挑选所需的输入电压输入到11/10比率因数校对扩大器A2。可选的0.1mF滤波器电容供给少量的低通噪声过滤,你应按照自己设备的带宽要求对其作相应修正。对许多使用而言,180ms左右(或大约88Hz)太慢了,而对其它使用则太快。

责任编辑:gt

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