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[求助] 单端输出运放引入负反馈之后是否无抑制“共模信号”的效果?

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发表于 2021-12-15 13:23:35 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 红红的西瓜 于 2021-12-15 13:45 编辑

      单个开环单端输出放大器可以抑制输入两个信号的共模扰动。如果引入负反馈后,唯一的输入端受到扰动直接跟着闭环增益传输到输出端,实际上就是一个单输入放大器,也就没了差分输出结构抑制外界共模信号干扰的功能?那么如果既要抑制共模信号,又要引入负反馈(保证增益可控),是否就需要接成类似三运放仪表放大器等的结构呢?      以前很少注意到的问题,希望各位可以帮忙解答一下,十分感谢。

 楼主| 发表于 2022-6-10 17:40:54 | 显示全部楼层
本帖最后由 红红的西瓜 于 2022-6-10 21:49 编辑

  开环双输入单输出,输入共模衰减到输出和我们要的信号叠加;开环双输入双输入(全差分),输入共模不被衰减甚至被放大到输出共模上,使得输出两端同增同减较大的幅度,但是我们要的信号是输出双端的差,所以同增同减,但是做一下差,基本没了,也就是转到差模的效果其实被抑制的更厉害,也就输入同上同下也不会转成输出差了来影响我们要想的信号了。
  单个双输入单端输出的放大器开环使用,有抑制两输入的共模量到输出端的转换(不说两输入共模量了,说具体一点,比如抑制两个输入旁边有时钟,时钟对两个输入对有共模干扰,开环抑制这个共模干扰,也就是这个时钟引起的两个输入的同上同下的毛刺会被衰减之后到达输出端),闭环使用后(先想想,为什么要闭环,其中一个原因:能准确控制放大倍数,开环的放大倍数受PVT影响太大了),单个输入由这个时钟引起的毛刺会和信号一起通过整个闭环增益到达输出(差不多对应”抑制不了干扰的影响“,干扰相对于信号不会被衰减就到达输出)。因为反馈之后就变成单端了,性质其实和普通共源等单端放大级一样,干扰直接到信号,直接和信号一起放大到输出,不具备“差分结构”的抗干扰特点,也就是确实和你说的一样没有差分输入的抑制”共模“的效果。说所的三运放结构,如图一,其实前两个运放就能实现“既要抑制共模信号,又要引入负反馈(保证增益可控)”,并且此时是双输入双输入,输入同上同下到输出的两端以一样的幅度在同上同下(从图一中推公式可以得出),但是输出的差模量(输出做差)却一点都没随输入共模变化的影响,还是等于输入的差值乘以全差分的闭环增益,并且,这两个运放自己接了负反馈,闭环差分增益如你说的一样“引入负反馈(保证增益可控)”,所以呢,就是实现了期望的性能——保证CMRR以及增益可调。  至于三运放的第三个运放的作用,直观的“人性化”来讲就是干掉前两个运放输出的共模,也就是干掉Vop,Von这一对信号的共模。如图二,Vop,Von的共模是漂的,我们要的差模信号以这个一直在变的共模为中心在那里上下波动。对于整个三运放,希望输出是共模稳定,然后总输入的差模放大后叠加在输出的这个稳定的共模上面摆,别输出共模在摆,像前两个运放输出一样,波形很乱。如何使得总输出的围绕着一个稳定电平来加我们要的信号,有两种形式:①差分输出②单端输出。①如果希望信号差分输出,则需要一个全差分的单位增益buffer,反馈并且全差分,所以就要用到DDA(differential-differential amplifier),输出共模用CMFB来固定,输出如图三所示,波形如图四所示。②如果是要单端输出,则原理上是运放外加一些电路,使得在第三个运放输入共模信号时,输出等于设置号的Vref电压,这就是常规三运放图一那样,并且第二级运放还可以提供一次增益。输出如图五所示。
   到此,就完成了所有基本步骤。把Vin,Vip放大2倍(这里调节电阻设置差模放大倍数为2),并使得输出共模固定在Vcm,单端或者双端输出端。

图一: IA_jpeg.jpg                                          图二: DM_CM_input.jpg   
图三: IA_with_DDA_JPEG.jpg   
图四: output_of_IA_jpeg.jpg   
图五: output_of_IA_normal_jpeg.jpg
ps:自己回答自己的疑问,做个记录


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