[原创] 读好书《运算放大器参数解析与LTspice应用仿真》02 共模抑制比案例分析

假期收到了之前申请的测评书籍《运算放大器参数解析与LTspice应用仿真》，

大概看了一下，对第二章中的共模抑制比案例分析感触比较深，

这里分享一下阅读的感受，案例大概是这样的：

使用两片ADA4522-2组建差动电路，电路结构是由前端输入的两个缓冲器和差动放大电路两部分组成，

实现对差分信号的十倍放大。

案例中的问题：

在TP76和TP77之间输入26.5mV的差模信号，电路输出259mV信号，接近预期效果；

但是在输入1mV的差模信号时输出只有5mV，误差较大。

电路图如下：

U8A和U8B为输入端的缓冲器，U5A、R74和R5（3K）、R6和R7（30K）组成差分比例运算电路。

在该案例中作者得出的结论是由于差动电路的匹配电阻失配导致整个电路的共模抑制比远低于预期。

这里按我自己个人的理解是使用的电阻精度不够，一方面导致输入信号小于期望值，另一方面是由电阻误差引起的放大倍数小于理论值。

前者的输入信号U5A同相端输入由R5（3K）和R6（30K）分压得到，电路的问题是放大倍数过小，所以可能的结果是R6-1%，R3+1%。

R6 = 30*0.99 = 29.7K    R3 = 3*1.01 = 3.03K   

实际输入电压（为方便计算输入电压取1V）：Vi‘ =29.7/（29.7+0.03）=990/1091 

理论输入电压：Vi = 30/（30+3）=10/11

同相端输入产生的误差为：（990/1091 - 10/11）/ （10/11）*100% = -0.18%

后者的放大倍数由R7（30K）和R74（3K）决定，实际放大倍数比理论值小，所以可能的结果是R7-1%，R74+1%。

实际放大倍数 Av‘ = R7 / R74 = 29.7 / 3.03 = 990 / 101 ≈ 9.8倍

同相端实际输入 IN+ = 0.5*Vi‘ = 0.5*990/1091 = 495/1091 mV  IN- = 0.5mV

实际经U5A放大后的Vo ‘ = （IN+ + IN-）* Av‘ =（0.5*990/1091 + 0.5）* （990/101）=  0.93mV 

理论输出Vo=1mV*10=10mV

所以输出误差为：（Vo‘ - Vo）/ Vo  * 100% = -6.5%   

若不考虑后者的误差，即R7和R74没有误差，放大倍数为理论的放大倍数，输出的误差也有-4.6%。

所以可以得出由电阻精度引起的误差还会经放大电路，将误差进一步放大。

从这个计算过程确实可以得出匹配电阻精度引起的问题，但是这个问题跟案例中的比起来算不上什么。

其他地方还存在误差？

作者在2.4.4中有对电路共模抑制比与电阻误差进行探究，虽然在这里作者得出了39.6%的误差，

但是作者在这部分论证的时候并没有使用案例中的电路，而在这部分分析中直接使用100倍的差模增益来计算，

这个误差和差模增益是有关系的，并且与案例中的10倍相差太大，好像不太具有说服力。

作者只指出了匹配电阻的定性影响，但是定量的分析个人觉得好像不是很充分。

还有一个问题就是，案例中输入的差模信号为26.5mV时输出259mV，接近预期效果，

如果是匹配电阻引起的影响，那么这个影响在输入26.5mV差模信号时应该也存在，但是却没有出现1mV输入时的问题。

这里作者没有进行相应的说明，既然是同一个电路，就只是输入差模信号大小不一样，但结论却相差很大。

可能自己的分析也存在一定的问题，望指正。

最后分享一个自己之前做过的一个类似的经历，也是一个类似差动放大的电路，一样是四个电阻，

电阻的精度也是1%，结果也是输出误差比预期的大，但是没有案例中的那么大。

但是排查了好久，最终得出是由电阻精度引起的。

四个电阻，分为两组，每组连个电阻，因为电阻的误差，这两组的电阻值不可能相等，所以必定存在一大一小的情况，

当时手头没有高精度的电阻，只能在原有的1%精度的电阻上进行验证，

这里可能会产生疑问，精度不是不符合要求怎么在原有的基础上进行验证？

其实道理很简单，两组电阻，产生较大的误差的原因是两组电阻的情况是：（一大一小） 对 （一小一大）

这里是一个类似排列组合的问题，只需要将两组中其中一组的两个电阻互换位置，

使两组电阻的情况是：（一大一小）对（一大一小）即可，互换之后经过测量精度有很大幅度的提升，

后面使用高精度电阻验证后得出是由于电阻精度引起的问题，

虽然使用的是高精度的电阻，但是依然存在这种类似于排列组合的问题，

并且如果电路的增益越大，产生的误差也会越大。

公式能用论坛的编辑器编辑一下就好看了。

不知道还有公式编辑的功能

示例的电路第一级是缓冲器电路，第二级放大器的传递函数如下：

使用Excel编辑对比原始的传递函数和简化后的函数，可以发现提高电阻精度对放大器电路的共模抑制比提升情况。

说的很详细

因为使用的是案例中的具体参数进行分析，跟直接推导传输函数公式比起来更直观，写书的话还是得像作者那样推导传输函数，这样更加严谨

书上就是这么推导的传输函数，我这里直接用案例中的参数进行分析比较直观，其次也是想看看实际与理论分析的区别所在。我使用案例参数分析完全是出于个人喜好哈哈哈