為什么我的INA CMRR不隨增益變化

作者：Pete Semig 德州儀器

我的同事 John Caldwell撰寫了幾篇關(guān)于儀表放大器 (INA) 電源及共模抑制比 (PSRR & CMRR) 的極好博客文章。（參見“處理抑制問題：儀表放大器 PSRR 與 CMRR”第 I 部分 和 第 II 部分）。

他準(zhǔn)確指出了大多數(shù) INA 器件的 CMRR 與 PSRR 性能會隨增益變化。但少數(shù) INA 的 CMRR 不隨增益變化而變化該怎么辦呢？

圖 1 是低功耗、單電源 INA331 的 CMRR 與頻率的產(chǎn)品說明書比較圖，其表現(xiàn)如下所示。

圖1：INA331的CMRR 與頻率比較

盡管 CMRR 可通過下列公式 1 計算，但公式 2 是 CMRR 的學(xué)術(shù)定義，其中 Adm 是差分增益，Acm 是共模增益。

包括 INA 在內(nèi)的差分放大器不僅要抑制共模信號，而且還要放大差分信號。因此，根據(jù)公式 2 可知，增大 Adm 將提高 CMRR。36V、低功耗、軌至軌輸出 (RRO) INA826 具有這種表現(xiàn)，如圖 2 所示。

那為什么改變器件增益時，INA331 和 INA826 會有不同的表現(xiàn)呢？

圖 3 是器件的簡化原理圖。它們都有三個運算放大器，差分輸入和單端輸出,增益使用外部電阻器設(shè)置。

甚至增益公式（公式 3 和公式 4 所示）看上去也很相似。

檢查兩個器件的輸入與輸出級，我們可得出答案。

圖 4 是 INA826 的輸入 (A1-A2) 與輸出 (A3) 級。輸出級增益因集成型電阻器而固定，RG 決定器件的整體增益。輸入級是差分輸入，因此 RG 可控制器件的差分增益。所以在器件增益發(fā)生變化時，CMRR 性能會隨之改變。

圖 5 是 INA331 的輸出級 (A3)。R1 和 R2 是外部電阻器，其可根據(jù)公式 4 設(shè)定器件的增益。注意，輸出級是單端輸出。

圖 6 是重新繪制的 INA331 輸入級 (A1-A2)。公式 5 是圖 6 中電路的轉(zhuǎn)換函數(shù)。INA331 的輸入級可執(zhí)行三種功能。它可將差分輸入轉(zhuǎn)換成單端信號，可應(yīng)用差分增益，并可添加參考電壓。

該級中的所有電阻器都在器件內(nèi)部。因此，INA331 的差分增益由 Rf 與 Rg 的比值決定！

總之，盡管 R1 和 R2 可改變 INA331 的增益，但它們無法改變差分增益。輸入級的集成型電阻器決定著差分增益。這就是為什么器件 CMRR 不隨增益變化而變化的原因所在！

其它具有相同表現(xiàn)的 INA 器件還包括單電源、低功耗 CMOS INA321、INA322 以及 INA332。

因此，下次您在改變 INA 增益時，請務(wù)必弄清楚您要改變哪個增益……，CMRR 取決于此！

原文請參見: http://e2e.ti.com/blogs_/b/precisiondesignshub/archive/2014/02/28/why-doesn-t-my-ina-cmrr-change-with-gain.aspx

編輯：jq