如何测量放大器的抗共模干扰能力？

有共模电压输入时，第一级放大器的输出共模电压和输入共模电压是相同的，因此第一级放大器对共模电压的放大倍数是1，第一级放大器对差模电压的放大倍数由式（2-76）给出。因为第二级放大器是减法器电路，如果它的电阻严格匹配，第一级放大器输出的共模电压被抑制。在这种情况下，测量放大器具有很高的共模抑制能力。换言之，要求测量放大器有高的共模抑制能力的重要条件之一是第二级放大器的电阻匹配。此外，电路设计上通常选取R₁=R₂，其目的是为了抵消运放A₁和A₂本身共模抑制比不相等造成的误差和克服失调参数及其漂移的影响。

然而，对交流共模电压，一般接法的测量放大器不能完全将其抑制。因为信号的传输线之间和运放的输入端均存在寄生电容，如图2-41所示。分布电容（C₁+C₁′）、（C₂+C′₂）和传输线的电阻R_i1、R_i2分别构成两个等效RC分压器，对直流共模电压，这两个分压器不起作用，但对交流共模电压，由于（C₁+C′₁）、R_i1和（C₂+C′₂）、R_i2不可能完全一样，所以在测量放大器的两个输入端不可能得到完全一样的共模电压，形成差模输入，从而在测量放大器的输出端就存在误差电压，而且该电压随着共模电压频率的增高而增大。

图2-41 差动放大器

为了克服交流共模电压的影响，可在电路中采用“驱动屏蔽”技术。该技术的实质是使传输线的屏蔽层不接地，而改为跟踪共模电压相对应的电位。这样，屏蔽层和传输线之间就不存在瞬时电位差，上述的不对称分压作用也就不再存在了。在三运放测量放大器中，保护电位可取自运放A₁和A₂输出端的中点，可以分析一下，其电位正好是交流共模电压V_c值，如图2-42所示。所取得的电位经运放A₄组成的缓冲放大器放大后驱动电缆的屏蔽层，这样做较好地解决了抑制交流共模电压的干扰问题。

图2-42 测量放大器的驱动屏蔽技术

前面已经分析了测量放大器第一级的共模增益为1，这是原理性的，即使A₁、A₂的共模抑制比是理想的，这个共模增益也不变。如果A₁、A₂的共模抑制比CMRR₁、CMRR₂有限，由于A₁、A₂都是同相输入，那么还会带来误差，根据这种误差折算出来的测量放大器第一级的共模抑制比为

当CMRR₁=CMRR₂时，第一级共模抑制比趋于无穷。所以提高该项共模抑制比的关键是使CMRR₁和CMRR₂尽量接近。因为CMRR₁＞＞A_f1，所以第一级共模抑制比CMRR₂≈A_f1。

因为第二级放大器输入的共模电压还是测量放大器输入的共模电压，因此电阻不匹配会引起共模误差。设电阻的匹配公差分别为R₄=R₄₀（1±δ），R₅=R₅₀（1±δ），在失配最严重的情况下，可推导出由于电阻的失配所引起的共模抑制比为(www.zuozong.com)

第二级共模抑制比经推导为

式中，CMRR₃为运放A₃本身的共模抑制比。

整个放大器的共模抑制比为

当CMRR₁＞＞A_f1×CMRR_Ⅱ时，式（2-80）可简化为

CMRR=A_f1×CMRR_Ⅱ （2-81）

为提高测量放大器的共模抑制能力，通常将第一级的增益设计得大些，而第二级的增益设计得小些，把提高第二级的共模抑制比CMRRⅡ放在首位，以提高整个放大器的共模抑制比。