第32卷第3期2009年6月电子器件ChineseJournalOfElectronDevicesVol.32No.3Jun.2009NewCalculationModelofCMRRBasedonInstrumentationAmplifier3WUTiefeng1,2,ZHANGHeming13,HUHuiyong,WANGBin111.KeyLabofWideBand2GapSemiconductorMaterialsandDevices,SchoolofMicro2ElectronicsXidianUniversityXi’an710071,China;2.SchoolofInformationElectronicTechnology激amusiUniversity,激amusiHeilongjiang154007,ChinaAbstract:Thispaperresearchesthecommonmoderejectionratio(CMRR)of3op2ampinstrumentationamplifierwhichamplifiesweaksignalandpresentsanewcalculationmodelbytheofnoise,non2i2dealamplifiers,matchedresistorandapplicationrestricted.Atlast,aninstamplifierwasde2signedandbuiltanditsmeasuredandcomputedresultsmodelaresshowthatthismodelpresentedenhancescalculatingprecisionandofrumentationamplifier.Itisvalidandreasonable.Keywords:Instrumentationresistor;non2idealamplifierEEACC:1220一种新的测量放大器的共模抑制比计算模型吴铁峰1,2,张鹤鸣13,胡辉勇1,王斌11.西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室,西安710071;2.佳木斯大学信息电子技术学院,黑龙江佳木斯1540073摘要:研究分析了用于放大微弱信号的三运放构成的测量放大器的共模抑制比,根据影响其共模抑制比的因素,在考虑有噪声干扰、非理想运放、电阻匹配及其应用条件的情况下,提出一种新的计算共模抑制比的模型。最后用构建的三运放测量放大器电路的实际共模抑制比测量值与本文所提出模型的理论计算值相比较,其结果证明了本文所提出的计算模型提高了三运放测量放大器的计算精度、扩展了应用范围,并且是有效合理的。关键词:测量放大器;共模抑制比;噪声;电阻匹配;非理想运放:TN401文献标识码:A:100529490(2009)0320601203测量放大器是指放大待测量的微小信号的前置放大器,通常用于放大待测量的微弱信号,待测信号由于被测信号源和信号检取方式的不同,大都属于强噪声背景下的弱信号,不但电子检测系统本身要进行低噪声设计,而且要提高抑制共模干扰的能力。目前国内外测量仪器的前置放大器,大都采用三个运算放大器构成的测量放大器。由于三个运算放大器构成的测量放大器具有输入阻抗高、共模抑制比高等优点而被广泛应用。然而,其共模抑制比的理论计算值与实际测量值往往有较大偏差。以下四个原因都将造成这种偏差:其一是运算放大器的放大性能被理想化;其二是电阻匹配问题;其三是计算方法应用条件限制;其四是噪声干扰。关于运放的性能,国内外许多学者已经对其进行了讨论,并且也给出了一些提高电路共模抑制性能的方法[122],国外学者Szynowski对典型的三运放测量放大器推导了共模抑制比,然而他对输入级的运放应用了有限的共模增益,却假定了无穷大的差模增益[3],White则与此相反,假定了理想的共模增益,却应用了有限的差模增益[4]。现有文献对于本文中所提出的四种影响收稿日期:2008212226基金项目:国家部委项目资助(9140C0905040706)作者简介:吴铁峰(19742),男,博士研究生,研究方向为模拟集成电路设计,wu_tiefeng@163;张鹤鸣(19472),男,教授,博士生导师,研究方向为高速半导体器件及集成电路设计;胡辉勇(19742),男,博士,副教授,研究方向为高速半导体器件及集成电路设计电子器件测量放大器性能的因素均未给予综合考虑,因而在理论计算时得出的结果与实际电路中测量的结果往往差别较大。本文就运放有限的共模、差模增益,针对共模干扰并考虑其电阻匹配问题和应用条件,提出了一个新的三运放测量放大器共模抑制比的计算模型,并与实际电路测量的结果进行比较,其比较结果证明了本文所提出的计算模型提高了三运放测量放大器的计算精度、扩展了应用范围、为电路分析提供了理论依据,并且是有效合理的。eo2=Aud2(eCM-e2)+第32卷Auc2(eCM+e2)2(8)式中:Aud1和Auc1分别是A1的差模和共模增益,Aud2和Auc2分别是A2的差模和共模增益,且Aud1,Aud2>>1。则由式(5),式(6),式(7),式(8)可以得到:e1≈eCM(1+1/[CMRR]1)e2≈eCM(1+1/[CMRR]2)(9)(10)(11)(12)于是,eo1=eCM[α1(1+R2/R)-α2R2/R1]eo2eCM[α2(1+3...