Коэффициент отклонения синфазного сигнала

В электронике коэффициент подавления синфазного сигнала ( CMRR ) дифференциального усилителя (или другого устройства) — это показатель, используемый для количественной оценки способности устройства подавлять синфазные сигналы , то есть сигналы, которые появляются одновременно и синфазно на обоих входах. . Идеальный дифференциальный усилитель должен иметь бесконечный CMRR, однако на практике это недостижимо. Высокий CMRR требуется, когда дифференциальный сигнал необходимо усилить при наличии возможно большого синфазного входного сигнала, например сильных электромагнитных помех (EMI). Примером может служить передача звука по симметричной линии при звукоусилении или записи .

CMRR усилителя

В идеале дифференциальный усилитель снимает напряжения, $V_{+}$ и $V_{-}$ на двух своих входах и выдает выходное напряжение $V_{\mathrm {o} }=A_{\mathrm {d} }(V_{+}-V_{-})$ , где $A_{\mathrm {d} }$ это дифференциальный коэффициент усиления. Однако выход реального дифференциального усилителя лучше описать как:

V_{\mathrm {o} }=A_{\mathrm {d} }(V_{+}-V_{-})+{\tfrac {1}{2}}A_{\mathrm {cm} }(V_{+}+V_{-})

где $A_{\mathrm {cm} }$ - это «синфазный коэффициент усиления», который обычно намного меньше дифференциального усиления .

CMRR определяется как отношение мощностей дифференциального усиления к синфазному усилению, измеренное в положительных децибелах (таким образом, с использованием правила 20 log ):

\mathrm {CMRR} =\left({\frac {A_{\mathrm {d} }}{|A_{\mathrm {cm} }|}}\right)=10\log _{10}\left({\frac {A_{\mathrm {d} }}{A_{\mathrm {cm} }}}\right)^{2}{\text{dB}}=20\log _{10}\left({\frac {A_{\mathrm {d} }}{|A_{\mathrm {cm} }|}}\right){\text{dB}}

Поскольку дифференциальный коэффициент усиления должен превышать синфазный коэффициент, это будет положительное число, и чем выше, тем лучше.

CMRR — очень важная характеристика, поскольку она указывает, какая часть нежелательного синфазного сигнала появится на выходе, обычно это измерение некоторой величины. Значение CMRR часто зависит от частоты сигнала и должно быть указано как ее функция .

Это часто важно для снижения шума на линиях электропередачи. ^{[ нужна ссылка ]} Например, при измерении напряжения термопары в шумной среде электрический шум окружающей среды проявляется как смещение на обоих входных проводах, что делает его синфазным сигналом напряжения . CMRR измерительного прибора определяет затухание , применяемое к смещению или шуму.

CMRR является важной характеристикой операционных усилителей, дифференциальных усилителей и инструментальных усилителей, и ее можно найти в техническом описании. CMRR часто меняется в зависимости от частоты синфазного сигнала и часто оказывается намного выше при более высоких настройках усиления. Ключом к достижению высокого CMRR обычно является использование очень точно подобранных резисторов (лучше 0,1%), чтобы минимизировать любую разницу в усилении отрицательной и положительной сторон сигнала. Однокристальные инструментальные усилители обычно имеют резисторы с лазерной подстройкой для достижения CMRR более 100 дБ, а иногда даже 130 дБ.

CMRR балуна

Конструкция микроволнового симметрирующего устройства (схема преобразования несимметричного сигнала в дифференциальное) определяет CMRR как отношение дифференциального усиления к синфазному усилению в S-параметрах следующим образом: ^[1]

$\mathrm {CMRR} =|{\frac {S_{\mathrm {DS} }}{S_{\mathrm {CS} }}}|=|{\frac {S_{\mathrm {21} }-S_{\mathrm {31} }}{S_{\mathrm {21} }+S_{\mathrm {31} }}}|$

Здесь порт 1 — несимметричный вход, а порты 2 и 3 — дифференциальные выходы. CMRR симметрирующего устройства представляет собой малость коэффициента усиления и фазовой ошибки между дифференциальными выходами. Если разность фаз между дифференциальными выходами симметрирующего устройства близка к 180° и амплитуды равны, CMRR будет высоким.

См. также

Внешние ссылки

Презентация Powerpoint об аудиоразъемах

Ссылки

^ Кавахара, Кейсуке; Умеда, Ётаро; Такано, Кёя; Хара, Синсуке (2023). «Безиндукторный активный КМОП-балун площадью 0,0058 мм2 с погрешностями усиления и фазы в пределах –0,1 ± 0,2 дБ и –0,18 ± 1,17° от постоянного тока до 8 ГГц» . Транзакции IEEE в схемах и системах I: Регулярные статьи . 70 (6): 2317–2330. дои : 10.1109/tcsi.2023.3257089 . S2CID 257672634 . Проверено 16 января 2024 г.

[1] Кавахара, Кейсуке; Умеда, Ётаро; Такано, Кёя; Хара, Синсуке (2023). «Безиндукторный активный КМОП-балун площадью 0,0058 мм2 с погрешностями усиления и фазы в пределах –0,1 ± 0,2 дБ и –0,18 ± 1,17° от постоянного тока до 8 ГГц» . Транзакции IEEE в схемах и системах I: Регулярные статьи . 70 (6): 2317–2330. дои : 10.1109/tcsi.2023.3257089 . S2CID 257672634 . Проверено 16 января 2024 г.

[1]