通过精确匹配的电阻网络提高差分放大器的共模抑制比

差分放大器电路（如图1所示）在模拟技术中需要用于各种应用。其中一个例子是测量技术，根据应用的不同，可能需要极高的测量精度。为了达到这种精度，必须最小化典型的误差源，如失调和增益误差，以及噪声、容差和漂移。为此，使用高精度运算放大器。同样重要的是放大器电路的外部元件，尤其是电阻器，它们应该具有匹配的比率，而不是任意选择的比率。

图1.常规差分放大器电路。

理想情况下，差分放大器电路中的电阻应以相同的比率（R2/R1 = R4/R3）的方式选择。与这些比率的任何偏差都会导致不希望的共模误差。差分放大器抑制该共模误差的能力以共模抑制比（CMRR）给出。它指示输出电压在相同输入电压（共模电压）下如何变化。在最好的情况下，输出电压不应改变，因为它仅取决于两个输入电压之间的差异（最大CMRR）;但是，实际情况有所不同。CMRR是差分放大器电路的一个重要特性，通常以dB为单位

对于图1所示的差分放大器电路，CMRR由放大器本身以及外部连接的电阻决定。后者与电阻相关的CMRR在本文的其余部分由索引“R”表示，并使用以下公式计算：

例如，如果期望增益G = 1，并且在放大器电路中使用容差为1%的电阻与2%匹配，则共模抑制比为

或以分贝为单位

在 34 dB 时，共模抑制比R相对较低。在这种情况下，即使放大器具有非常好的CMRR，也无法实现高精度，因为链的强度始终取决于其最薄弱的环节。因此，对于精确的测量电路，所选的电阻也必须非常精确。

传统电阻器在实践中没有恒定的值。它们承受机械载荷和温度的影响。根据要求，可以使用具有不同容差或匹配电阻对或网络的电阻器，这些电阻器大部分采用薄膜技术制造，并提供精确的比率稳定性。利用这些匹配电阻网络 （例如，LT5400 四通道匹配电阻网络），放大器电路的整体 CMRR 可以显著改善。LT5400 电阻器网络由于其在整个温度范围内的出色匹配，尤其是与差分放大器电路结合使用时，可确保其 CMRR 优于分立电阻器两倍。

图2.采用LT5400的差分放大器电路。

因此，LT5400 提供了 0.005% 的匹配，从而产生了一个 CMRRR86分贝。

然而，放大器电路的总共模抑制比（CMRR总）由电阻CMRR组合而成R和运算放大器的共模抑制比（CMRROP).对于差分放大器，使用公式3计算：

对于典型的 CMRROP112 dB，例如，由 LT1468 提供，以及 LT5400 的增益为 G = 1，CMRR 产生的值为 85.6 dB总.

或者，集成差分放大器（如 LTC6363）也可以 使用。这种类型的放大器已经包含实际的放大器，并且最佳 片中匹配的电阻。它几乎消除了所有问题 上面提到，同样在CMRR值下提供最大精度 超过 90 分贝。

审核编辑：郭婷