Điện áp chế độ phổ biến là gì trong một bộ khuếch đại thiết bị?

Tôi đã đọc một văn bản về các bộ khuếch đại thiết bị. Tôi không thể tìm thấy bất kỳ lời giải thích dễ dàng nào về điện áp chế độ thực sự phổ biến và tầm quan trọng của nó.

Điện áp chế độ chung là phần bù điện áp "chung" cho cả hai đầu vào đảo ngược và không đảo ngược (tức là "+" và "-") của amp thiết bị. Bộ khuếch đại thiết bị được thiết lập như một bộ khuếch đại khác biệt, do đó, nó đo sự khác biệt giữa hai đầu vào này và do đó loại bỏ mọi điện áp phổ biến cho cả hai. Nói cách khác, nếu bạn có hai tín hiệu v1 (t) và v2 (t) trên hai đầu vào:

v1 (t) = F1 (t) + Vcm (t)

v2 (t) = f2 (t) + Vcm (t)

những gì amp thiết bị sẽ đo là:

vo (t) = v1 (t) - v2 (t) = (F1 (t) + Vcm (t)) - (f2 (t) + Vcm (t)) = f1 (t) - f2 (t)

Lưu ý rằng Vcm (t) (điện áp chế độ chung xuất hiện trong cả hai tín hiệu đầu vào) bị hủy bỏ. Cũng lưu ý rằng đây không phải là tín hiệu DC, nhưng có thể thay đổi theo thời gian.

Bây giờ tại sao chúng ta quan tâm đến điện áp chế độ phổ biến khi chọn một bộ khuếch đại khác nhau? Như những người khác đã nói, có hai đặc điểm chính của bộ khuếch đại cần xem xét, tỷ lệ loại bỏ chế độ chung (CMRR) và phạm vi chế độ chung.

CMRR rất quan trọng vì bộ khuếch đại thiết bị không phải là bộ khuếch đại khác biệt lý tưởng. Bộ khuếch đại chênh lệch lý tưởng sẽ loại bỏ 100% điện áp chế độ chung trong các tín hiệu đầu vào và sẽ chỉ đo sự khác biệt giữa hai tín hiệu. Trong một amp thiết bị trong thế giới thực, đây không phải là trường hợp và có một lượng điện áp chế độ chung (mặc dù rất rất nhỏ) có thể đo được trên đầu vào đi vào đầu ra.

Phạm vi chế độ chung rất quan trọng, bởi vì nó giới hạn khoảng cách xa mặt đất các tín hiệu đầu vào đo được. Đây là một giới hạn vì thông thường bạn không thể đo các tín hiệu bên ngoài điện áp cung cấp (thường được gọi là "đường ray) của bộ khuếch đại. Có những trường hợp ngoại lệ, nhưng nói chung, điện áp của mỗi tín hiệu đầu vào phải nằm trong đường ray cung cấp của Vì vậy, nếu bạn đang cung cấp cho bộ khuếch đại của mình các đường ray +/- 12V, bạn có thể không đo được sự khác biệt giữa hai tín hiệu với độ lệch chế độ chung là 15V, ngay cả khi chênh lệch giữa hai tín hiệu chỉ là 20mV. Ví dụ: nếu hai tín hiệu của bạn hoàn toàn là DC và là:

V1 = 15 + 0,010

V2 = 15 - 0,010

Võ = V1 - V2 = 0,020

Bạn sẽ không thể đo được những thứ này nếu bộ khuếch đại thiết bị của bạn có phạm vi chế độ chung là +/- 12V.

$v_1(t)$$v_2(t)$

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Để các mạch này tương đương, chúng ta cần phải có

$V_{cm} = \frac{V_1+V_2}{2}$

$V_d = V_1 - V_2$

$V_{cm}$$V_d$

Tại sao nó lại quan trọng?

Khi nói về các ampe kế, chúng tôi thích thể hiện đầu vào theo chế độ chung và vi sai vì in-amps được thiết kế để có mức tăng cao cho tín hiệu vi sai và lý tưởng là không đáp ứng với tín hiệu ở chế độ chung.

Đó là

$V_{o-d} = A V_{i-d}$

$V_{o-d}$$V_{i-d}$ là mức tăng của bộ khuếch đại.

và

$V_{o-cm} = V$

Trong đó V là một số điện áp không liên quan đến đầu vào.

điện áp chế độ chung không là gì ngoài phần bù @ mà tín hiệu diff đang truyền phía trên một tham chiếu chung tức là Ground. Vì vậy, điện áp CM có ý nghĩa từ quan điểm hoạt động của op amp nhưng nó không tạo ra bất kỳ tác động nào đến tín hiệu khác được giải thích @ máy thu vì máy thu chỉ đo sự khác biệt giữa hai tín hiệu.