运算放大器的共模增益问题
原文地址：运算放大器的共模增益问题作者：forward
这个问题可能是人们学习时容易忽略的，甚至根本没注意到有这样的问题----不是说运算放大器有共模抑制功能吗？！实际上并不是这样的，普通接法的运算放大器并“不能”进行有效共模电压抑制，要解决共模电压抑制的问题，必须使用仪表放大器或差分放大器。
如图，对于有共模电压输入的放大器，如果将R1接地，则放大器成为一个输入电压为Vi=VCM的同相放大器。这样，其输出电压为：
VOUT1=（1+R2/R1）VCM…………………………………………………………(1)
同理，将放大器的同相端接地，则放大器成为一个输入电压为的反相放大器。这时其输出电压为：
VOUT2=(-R2/R1)VCM………………………………………………………………(2)
这样，总的共模输出电压为：
VOUT=VOUT1+VOUT2=(-R2/R1)VCM+（1+R2/R1）VCM=VCM……………………………(3)
可见，运算放大器的共模增益为1。这个结果相当于共模电压直接在输出出现，不增加也不减少，----放大器没有对它进行抑制。如果总的结果是产生抑制了，那么，只是因为信号放大倍数大于1的前提下才有这样的结果。如果放大倍数小于1，还相当于共模电压增加了呢!
注：所使用的附图见高光天审校的《仪表放大器应用工程师指南 第二版(A DESIGNER’S GUIDE TO INSTRUMENTATION AMPLIFIERS 2ND Edition)》中译本。译文中作出的解释说明如下 (红色字体的一段话比较难理解一点，写得也不太显眼，有可能被人不可思索地忽略而过，也正因如此，才编写了这个帖子。) ：
运算放大器与仪表放大器的CMR比较
运算放大器、仪表放大器和差分放大器都可以提供CMR。然而，仪表放大器和差分放大器适合用于抑制共模信号以便它们不在其放大器的输出端出现。相反，按照典型的反相或同相放大器方式工作的运算放大器处理共模信号，将其送至输出端，但是通常并不抑制它们。
图1-3a示出一个运算放大器，与其连接的输入信号源叠加在一个共模电压之上。因为反馈是从外部施加在输出与求和节点之间，所以迫使“－”输入端的电压与“＋”输入端的电压相同。所以该运算放大器的两输入端之间的电压理想情况下应为0V。因此，对应于0V差分输入，该运算放大器的输出端电压必须等于。(注：上面的计算表明，共模输出电压并不需要“对应于0V差分输入”就是输出电压VCM)
虽然运算放大器具有CMR，但是共模电压与信号电压一起被传送到输出端。实际上，信号通过运算放大器的闭环增益被放大而共模电压仅得到单位增益。这种在增益方面的差异确实能按照信号电压的百分比对共模电压提供一些衰减。然而，共模电压依然出现在输出端并且它的存在降低了放大器的有效输出范围。由于许多原因，出现在运算放大器的输出端的任何共模信号（DC或AC）都是非常讨厌的。
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还是回去看书吧``` 太肤浅了 哩 运放的差动输入是问题的根本啦~~ 共模共模其实质就是低频直流信号共同从两端进入了啦， 如果运放 是双端 输出 可以做得很理想的 ， 只是由于 要单端输出 嘛 ， 难免有点难调零，， 所以喽共模抑制Auc1 = -β*Rc/（2*Rem） ，Auc2 = -β*Rc/（2*Rem）看到这个公式是不是感觉很熟， 不就是普通的 CE三极管放大电路里面 的 嘛，CE不就是抑制直流放大交流嘛 ， 直流不就是低频嘛， 共模就是抑制低频,,,就是直流偏置拉 ``` 如果是双端输出 那么Auc = Auc1 - Auc2 = 0 , 芯片设计的很对称可以把Auc几乎完全等于0拉 ，，， 只是 谁叫我们喜欢用 单端输出的哦 ， 所以嘛 ， Auc = Auc1了 哦 ，或者是 Auc = Auc2 总是是其中一个，无所谓的啦， 这时嘛， Auc就不可能为0啦 ， 芯片设计的再对称 也没有用的拉 ``` 这时候只有靠提高Rem了，Rem就是恒流源偏置的内阻噻 ， ^^&^^ , 当然很大了， Auc 就远远小于1 了嘛 ， 所以共模信号就是那个直流低频信号反而被大大减小了 voc=Auc*vic趋向于0了 。 如果哪天大家都用双端输出 ， 这个Auc就真是非常理想拉，哈哈～～ 这个MM调皮，呵呵 针对高mm的一句：“共模共模其实质就是低频直流信号共同从两端进入了啦” 如果交流共模抑制CMR 不够大，通常会产生随频率增大而变大的时变误差，因此要在仪表放大器的输出端消除它是困难的。幸好大多数现代单片集成电路（IC）仪表放大器提供了优良的 AC CMR 和 DC CMR。 任何一种信号,都是共模与差模的复合 |
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