Коэффициент подавления синфазного сигнала

Метрика, используемая для определения того, насколько хорошо дифференциальный усилитель подавляет синфазные сигналы.

В электронике коэффициент подавления синфазного сигнала ( CMRR ) дифференциального усилителя (или другого устройства) — это метрика, используемая для количественной оценки способности устройства подавлять синфазные сигналы , то есть те, которые появляются одновременно и в фазе на обоих входах. Идеальный дифференциальный усилитель имел бы бесконечный CMRR, однако на практике это недостижимо. Высокий CMRR требуется, когда дифференциальный сигнал должен быть усилен в присутствии возможно большого синфазного входного сигнала, такого как сильные электромагнитные помехи (EMI). Примером является передача звука по симметричной линии в звукоусилении или записи .

CMRR усилителя

В идеале дифференциальный усилитель принимает напряжения и на своих двух входах и выдает выходное напряжение , где — дифференциальное усиление. Однако выход реального дифференциального усилителя лучше описать как : ${\displaystyle V_{+}}$ ${\displaystyle V_{-}}$ ${\displaystyle V_{\mathrm {o} }=A_{\mathrm {d} }(V_{+}-V_{-})}$ ${\displaystyle A_{\mathrm {d} }}$

${\displaystyle V_{\mathrm {o} }=A_{\mathrm {d} }(V_{+}-V_{-})+{\tfrac {1}{2}}A_{\mathrm {cm} }(V_{+}+V_{-})}$

где - «коэффициент усиления синфазного сигнала», который обычно намного меньше дифференциального коэффициента усиления . ${\displaystyle A_{\mathrm {cm} }}$

Коэффициент ослабления синфазного сигнала (CMRR) определяется как отношение мощностей дифференциального усиления к мощностям синфазного усиления, измеренное в положительных децибелах (таким образом, используется правило 20-го логарифма ):

${\displaystyle \mathrm {CMRR} =\left({\frac {A_{\mathrm {d} }}{|A_{\mathrm {cm} }|}}\right)=10\log _{10}\left({\frac {A_{\mathrm {d} }}{A_{\mathrm {cm} }}}\right)^{2}{\text{dB}}=20\log _{10}\left({\frac {A_{\mathrm {d} }}{|A_{\mathrm {cm} }|}}\right){\text{dB}}}$

Поскольку дифференциальное усиление должно превышать синфазное усиление, это будет положительное число, и чем оно больше, тем лучше.

CMRR является очень важной характеристикой, поскольку она указывает, какая часть нежелательного синфазного сигнала появится на выходе, обычно это измерение некоторой величины. Значение CMRR часто зависит от частоты сигнала и должно быть указано как ее функция .

Часто это важно для снижения шума на линиях передачи. ^{[ необходима цитата ]} Например, при измерении напряжения термопары в шумной среде электрический шум от окружающей среды проявляется как смещение на обоих входных проводах, что делает его синфазным сигналом напряжения . CMRR измерительного прибора определяет затухание, применяемое к смещению или шуму.

CMRR является важной характеристикой операционных усилителей, дифференциальных усилителей и инструментальных усилителей и может быть найден в техническом описании. CMRR часто меняется в зависимости от частоты синфазного сигнала и часто намного выше при более высоких настройках усиления. Ключом к достижению высокого CMRR обычно является использование очень точно подобранных резисторов (лучше 0,1%), чтобы минимизировать любую разницу в усилении отрицательной и положительной сторон сигнала. Однокристальные инструментальные усилители обычно имеют резисторы с лазерной подгонкой для достижения CMRR более 100 дБ, иногда даже 130 дБ.

CMRR балуна

Конструкция микроволнового симметрирующего трансформатора (схема преобразования несимметричного сигнала в дифференциальный) определяет CMRR как отношение дифференциального усиления к синфазному усилению в S-параметрах следующим образом: ^[1]

${\displaystyle \mathrm {CMRR} =|{\frac {S_{\mathrm {DS} }}{S_{\mathrm {CS} }}}|=|{\frac {S_{\mathrm {21} }-S_{\mathrm {31} }}{S_{\mathrm {21} }+S_{\mathrm {31} }}}|}$

Здесь порт 1 является односторонним входом, а порты 2 и 3 являются дифференциальными выходами. CMRR балуна представляет собой малость коэффициента усиления и фазовой ошибки между дифференциальными выходами. Если разность фаз между дифференциальными выходами балуна близка к 180°, а амплитуды равны, CMRR будет высоким.

Смотрите также

• Сбалансированная линия
• XLR-разъем
• Втулка наконечника кольца

Внешние ссылки

• Презентация PowerPoint об аудиоразъемах

Ссылки

1. Кавахара, Кейсуке; Умеда, Йотаро; Такано, Кёя; Хара, Шинсуке (2023). "0,0058-мм2 безиндукторный КМОП-активный балун с ошибками усиления и фазы в пределах −0,1 ± 0,2 дБ и −0,18 ± 1,17° от постоянного тока до 8 ГГц". Труды IEEE по схемам и системам I: Регулярные статьи . 70 (6): 2317–2330. doi :10.1109/tcsi.2023.3257089. S2CID  257672634. Получено 16.01.2024 .