Gemeenschappelijke modus Afstotingsratio (cmrr): Berekeningen en praktische implicaties in Op-amp ontwerp

De Common Mode Afwerpratio (CMRR) is een belangrijke parameter in het ontwerp van de operationele versterker (op-amp) en geeft aan dat de op-amp gemeenschappelijke signalen die aanwezig zijn bij beide ingangsterminals kunnen worden afgewend. Een hogere CMRR-waarde betekent een betere onderdrukking van ongewenste signalen, wat leidt tot een nauwkeuriger versterking.

Inzicht in CMRR

CMRR wordt gedefinieerd als de verhouding van differentiële winst (Ad) tot gemeenschappelijke moduswinst (Acm). Het wordt meestal uitgedrukt in decibels (dB). De formule is:

CMRR (dB) = 20 log (Ad / Acm)

In praktische termen zorgt een hoge CMRR ervoor dat de op-amp signalen die beide ingangen gemeen hebben, zoals lawaai of interferentie, effectief negeert.

Berekening van CMRR

Om CMRR te berekenen, heb je de differentiële winst en de gemeenschappelijke moduswinst nodig. Deze worden vaak door de fabrikant geleverd. Zo niet, dan kunnen ze worden gemeten met testopstellingen die bekende signalen op de ingangen toepassen.

Als bijvoorbeeld een op-amp een differentiële winst van 100.000 heeft en een gemeenschappelijke moduswinst van 1, dan is de CMRR in lineaire vorm 100.000.

CMRR (dB) = 20 log (100.000 / 1) ≈ 100 dB

Praktische implicaties

Bij real-world toepassingen verbetert een hoge CMRR de nauwkeurigheid van metingen, vooral in sensor- en instrumentatiecircuits. Het vermindert de impact van lawaai en interferentie, zodat het uitgangssignaal de differentiële ingang van dichtbij vertegenwoordigt.

Ontwerpers streven naar op-amps met CMRR waarden boven 80 dB voor de meeste precisie toepassingen. Factoren zoals temperatuur, fabricagevariaties en circuit lay-out kunnen invloed hebben op de werkelijke CMRR in de praktijk.

Conclusie

Het begrijpen en berekenen van CMRR is essentieel voor het ontwerpen van effectieve op-amp circuits. Het selecteren van componenten met geschikte CMRR-waarden zorgt voor een betere geluidsafstoting en meetnauwkeurigheid in elektronische systemen.