地感应运算放大器:差分信号放大的精准利器(上)

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地感应运算放大器,也称为仪表放大器,是一种特殊的运算放大器,专门用于差分信号的放大,特别适用于那些需要抑制共模信号(如地电位噪声)的应用场景。
运算放大器
 
地感应运算放大器采用了差分输入的方式。这意味着它有两个输入端,分别对应信号的正极和负极。当信号加在这两个输入端时,运算放大器只放大两个输入端之间的电压差,即差分信号。这种差分输入的方式可以有效抑制共模信号,因为共模信号在两个输入端是相等的,所以不会被放大。
 
地感应运算放大器内部通常包含两个高阻抗的输入级运算放大器和一个低阻抗的输出级运算放大器。这种结构使得地感应运算放大器具有极高的输入阻抗和低输出阻抗,从而能够减少对信号源的影响,并有效地将放大后的信号传输到后续电路。
 
通过调整反馈电阻和输入电阻的比例,可以方便地改变放大器的增益。这种增益调整功能使得地感应运算放大器能够适应不同信号幅度的需求,同时保持稳定的放大性能。地感应运算放大器的共模抑制比(CMRR)是其性能的一个重要指标。共模抑制比越高,说明放大器对共模信号的抑制能力越强。这有助于在存在地电位噪声等干扰的情况下,保证差分信号的准确放大。
 
地感应运算放大器的共模抑制比(CMRR)是一个衡量其对共模信号抑制能力的关键指标。共模抑制比的计算主要基于差模增益与共模增益的比值。地感应运算放大器需要明确差模增益和共模增益的概念。差模增益是指放大器对差分输入信号的放大能力,即两个输入端之间的电压差被放大的倍数。而共模增益则是指放大器对共模输入信号的放大能力,即两个输入端具有相同电位时,输出端对这一共模电位的放大倍数。
 
在计算共模抑制比时,通常使用以下公式:CMRR = 差模增益 / 共模增益这个公式直观地表达了放大器对差分信号和共模信号的放大能力的比值。共模抑制比越高,说明放大器对共模信号的抑制能力越强,从而能够更准确地放大差分信号。共模抑制比通常以分贝(dB)为单位表示,因此在实际计算中,还需要进行单位转换。转换公式为:CMRR(dB) = 20 × log10(CMRR)。这样,就可以将共模抑制比转换为分贝值,更方便地进行比较和评估。
 
共模抑制比与频率有关。随着频率的增大,共模抑制比通常会减小。因此,在设计和选择地感应运算放大器时,需要考虑其在工作频率范围内的共模抑制比性能。
 
关键词:运算放大器
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