输入阻抗高,对输入信号的干扰很小,信号源内阻的影响基本上可以忽略不计,典型应用作为电压跟随器使用缺点:容易产生自激振荡,输入端有一定的共模电压,这个共模电压是我们不想要的,使用时候需要运放具有较高的共模抑制比。
时间: 2025-04-06 09:14:41 浏览: 55
### 高输入阻抗电路(如电压跟随器)的优缺点
高输入阻抗电路的一个典型例子是基于运算放大器构建的电压跟随器。这种电路具有以下几个优点:
- **低负载效应**:由于其极高的输入阻抗,电压跟随器几乎不会对信号源造成任何负载影响[^1]。
- **缓冲作用**:它可以作为前后级之间的缓冲器,使前级输出不受后续电路变化的影响。
然而,它也存在一些潜在的缺点:
- **带宽限制**:为了实现高增益和稳定性,电压跟随器可能需要牺牲一定的频率响应能力[^2]。
- **噪声引入**:尽管输入电流很小,但由于内部偏置电流的存在,可能会在某些情况下引起误差。
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### 如何减少自激振荡
自激振荡通常是由于负反馈路径中的寄生电感或电容引起的不稳定现象。以下是几种有效的抑制方法:
- **补偿电容**:通过在特定节点加入一个小值电容来降低高频增益,从而提高系统的相位裕度。
- **隔离设计**:合理布局PCB板上的元件位置,避免电源线、地线和其他走线之间产生不必要的耦合干扰。
- **优化反馈网络参数**:调整外部组件数值以匹配最佳工作条件下的稳定状态。
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### 减少共模电压的影响及CMRR提升策略
共模电压指的是两个输入端上相同幅度且同方向变化的部分。对于理想情况来说,真正的差分放大设备应该完全忽略掉这部分成分;但实际上并非如此完美无缺。因此提出了共同模式拒绝比率(Common Mode Rejection Ratio, CMRR),用来衡量实际器件在这方面的表现水平。
要改善这一性能指标可以从硬件层面着手考虑以下几点措施:
- 使用精密配对电阻制造平衡结构,使得即使存在微小差异也能被有效抵消[^3]。
- 应用专门设计用于增强型别的特殊型号产品,它们往往具备更出色的电气规格数据表特征描述。
另外软件算法也可以辅助校准最终测量结果达到更高精度需求场景下应用效果更好。
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```python
import numpy as np
def calculate_cmrr(adc_voltage, common_mode_voltage):
"""
计算理论上的CMRR值
参数:
adc_voltage (float): ADC读取到的有效信号电压
common_mode_voltage (float): 输入端存在的共模电压
返回:
float: 理论计算得到的CMRR(dB)
"""
differential_gain = 100000 # 假设的理想差动增益A_d
common_mode_gain = .001 # 实际中存在的公共模式增益A_c
cmrr_theoretical = 20 * np.log10(differential_gain / common_mode_gain)
error_percentage = abs((common_mode_voltage * common_mode_gain) / adc_voltage)*100
return cmrr_theoretical, error_percentage
cmrr_value, percentage_error = calculate_cmrr(.5, 2.5)
print(f"Theoretical CMRR is {cmrr_value:.2f} dB with an estimated error of {percentage_error:.2f}%.")
```
上述代码片段展示了如何估算由有限CMRR所造成的相对误差百分比。
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