您需要知道的CMRR——仪表放大器拓扑（第3部分）
并不是所有架构造而平等。就像您不会选择一个单一工具来建造一个房子一样，您不应该假设所有仪表放大器（INA）在所有应用中都能发挥最佳效用。
共模抑制比（CMRR）和共模抑制（CMR）测量差分输入放大器（例如运算放大器或INA）抑制两个输入共用信号的能力。换言之，由于共模电压与数据手册中的规定不同，所以在输入端出现偏置电压。该偏移电压除了初始输入失调电压外，还通过器件或电路的差分增益放大！
CMRR的技术定义是差分增益与共模增益的比值。通过改变输入共模电压并观察输出电压的变化进行测量。该变化值通过除以增益而被称为输入，并且被认为是输入偏移电压变化。 CMRR通常以分贝（dB）报告，以便于解释和比较。没有行业标准，且CMRR和CMR经常互换。
因是共模增益，CMRR取决于几个放大器设计因素，包括：
- 设计流程变量：
- 源极和漏极电阻匹配
- 栅极 - 漏极电容
- 正向跨导
- 栅极漏电流
- 尾电流源的输出阻抗
- 由于尾电流源的分流电容而导致的频率变化
在下面的INA128曲线中所示为频率的CMRR变化。
图1：INA128 CMRR与增益为1,10,100,1000V/V的频率
创建INA有几种不同的方法，包括：
- 三路运算放大器INA：带有缓冲输入的差分放大器，如INA826。有关差分放大器拓扑的更多信息，请查看我之前的博文：您需要知道的CMRR——仪表放大器。该拓扑结构解决了差分放大器的低阻抗限制。输入级用于改善信噪比和共模抑制来增益差分电压。缺点是尺寸更大，成本更高。
图2：3运算放大器INA
- 双路运算放大器INA：像INA126这类更简单的INA，很少有高精度电阻和运算放大器可与之抗衡。这可以转化为更低的成本、更小的封装和更低的静态电流。拓扑的缺陷在于双路运算放大器的噪声增益差异。这使得CMRR在频率上比三路运算放大器INA更快地降级。
图3：双路运算放大器INA
- 特殊拓扑INA：新的体系结构不断涌现为INA的发展提供了更多可能。基于电流镜的设计，如PGA281，将输入信号转换为电流。电流模式信号处理在电阻未精确匹配的情况下，也能够抑制共模输入电压和电源变化。
图4：电流镜INA
现代设计技术和工艺改进大大提高了低增益和交叉频率下的CMRR，这在具有可编程内部增益的INA PGA281中可见一斑。与传统的INA相比，PGA281采用专有架构技术和精密过程匹配，将单位增益CMRR提高了30dB。
图5：与传统仪表放大器相比，PGA281 CMRR vs单位增益频率
有关如何确定仪表放大器的内部和外部的更多信息，请查看我的Engineer It视频。或者，请阅读我在本系列中的前两篇博文：
感谢阅读！