¿Cómo puede ser negativo el CMRR de una operación?

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Estuve leyendo un artículo de 1977 sobre el análisis para el CMRR de un amplificador de instrumentación de tres opamp, obtuve el documento a través de mi Unviersity pero no puedo publicar el documento desde que tiene derechos de autor. Sin embargo, aquí está el enlace para descargarlo legalmente. IEEE Xplore: CMRR Análisis del amplificador de instrumentación de 3 amplificadores

El circuito al que me refiero es el siguiente

Básicamente, el documento breve (1 página) describe el procedimiento para obtener el CMRR de un amplificador de instrumentación. La fórmula es la siguiente:

$$ CMRR = \ frac {Ad \ cdot cmrr_o} {1 + Ad \ cdot cmrr_o (\ alpha_2- \ alpha_1)} $$

Donde $$ Ad = \ frac {(R1 + R2 + R3)} {R2} $$ es la ganancia diferencial de las etapas del búfer (ambas opamps en la entrada) $$ cmrr_o \ text {es el CMRR de la etapa del amplificador diferencial} $$ y $$ \ alpha_i = (cmrr_i-1) / cmrr_i $$ dónde $$ cmrr_i $$ es el CMRR del ith opamp

El documento sigue la ecuación con un ejemplo simple:

Un amplificador de instrumentación fue diseñado y construido con los siguientes parámetros: Ad = 100, R4 = R5 = R6 = R7 = 10k (valor nominal), con R5 ajustable. Tipo 741 los amplificadores operacionales se utilizaron con los siguientes valores medidos de cmrr: $$ cmrr_1 = -111 \ veces 10 ^ 3 $$ $$ cmrr_2 = 40 \ veces 10 ^ 3 $$ $$ cmrr_3 = -52.5 \ veces 10 ^ 3 $$

R5 se utilizó para obtener $$ cmrr_o = 100 dB $$

El CMRR medido del IA fue $$ - 2.4 \ veces 10 ^ 4 $$  en razonable acuerdo con la ecuación anterior que predice un CMRR de  $$ CMRR = -2.9 \ times 10 ^ 4 $$

Puedo hacer los cálculos y llegar al mismo resultado que el documento, pero mi pregunta es la siguiente: ¿cómo es posible obtener CMRR negativos (cuando no están expresados en decibelios) como los valores de cmrr_1 y cmrr_2? ¿Significa que la ganancia diferencial o la ganancia de modo común es negativa en ese campo en particular? en ese caso, ¿qué significa que un opamp tiene un diferencial negativo o ganancia de modo común?

    
pregunta S.s.

1 respuesta

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Neil golpeó cosas en la cabeza. Intentaré escribirlo un poco.

El papel que está viendo está un poco envejecido y los términos que usan y la forma en que los usan pueden ser un poco desconocidos. En primer lugar, eche un vistazo a la página de wikipedia sobre el tema: relación de rechazo en modo común . Ahí verás la siguiente ecuación:

$$ V_o = A_d \ left (V _ {\ left (+ \ right)} - V _ {\ left (- \ right)} \ right) + \ frac {1} {2} A_ {cm} \ left (V _ {\ left (+ \ right)} + V _ {\ left (- \ right)} \ right) $$

Fabriquemos un esquema algo más completo:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

(Para obtener su ganancia nominal de 100, \ $ R_1 = R_3 = 49.5 \ cdot R_2 \ $. Y sí, tomé nota de que ajustaron la ganancia hacia su valor nominal al hacer cambios en \ $ R_5 \ $ .)

Si toma algunas medidas de las entradas y la salida de cada uno de los tres indicadores operativos mientras configura \ $ V_ {CM} = 0 \: \ textrm {V} \ $ y \ $ V_D = 1 \: \ textrm { mV} \ $, y haga esto una segunda vez con decir \ $ V_ {CM} = 100 \: \ textrm {mV} \ $, luego puede resolver tanto los valores de ganancia diferencial como los valores de ganancia de modo común para Cada uno de los opamps. Y estos valores no solo serán diferentes, sino que también diferirán en el signo para \ $ A_d \ $ para cada uno.

El siguiente conjunto de soluciones a utilizar para cada opamp sería:

$$ \ begin {align *} A_d & = \ frac {V_ {O_1} \ left (V _ {\ left (+ \ right) _2} + V _ {\ left (- \ right) _2} \ right) - V_ {O_2} \ left (V _ {\ izquierda (+ \ derecha) _1} + V _ {\ izquierda (- \ derecha) _1} \ derecha)} {\ izquierda (V _ {\ izquierda (+ \ derecha) _1} + V _ {\ izquierda (- \ derecha) _1 } \ right) \ left (V _ {\ left (- \ right) _2} -V _ {\ left (+ \ right) _2} \ right) - \ left (V _ {\ left (+ \ right) _2} + V_ {\ left (- \ right) _2} \ right) \ left (V _ {\ left (- \ right) _1} -V _ {\ left (+ \ right) _1} \ right)} \\\\ A_ {cm} & = \ frac {V_ {O_2} \ left (V _ {\ left (- \ right) _1} - V _ {\ left (+ \ right) _1} \ right) + V_ {O_1} \ left (V _ {\ left (+ \ right) _2} - V _ {\ left (- \ right) _2} \ right)} {V _ {\ left (- \ right) _1} V _ {\ left (+ \ right) _2 } - V _ {\ left (- \ right) _2} V _ {\ left (+ \ right) _1}} \ end {align *} $$

En el par de ecuaciones anterior, utilicé el subíndice de '1' para indicar la primera medición con, por ejemplo, \ $ V_ {CM_1} = 0 \: \ textrm {V} \ $ y el subíndice de '2' para indicar la segunda medición con, por ejemplo, \ $ V_ {CM_2} = 100 \: \ textrm {mV} \ $. Sospecho que hicieron este tipo de medidas para llegar a sus valores.

Dado el conjunto de ecuaciones de la solución anterior y la disposición del circuito, en realidad es cierto que habrá un valor negativo para \ $ A_ {d_ {A1}} \ $ y un valor positivo para \ $ A_ {d_ {A2} } \ $ y un valor negativo para \ $ A_ {d_ {A3}} \ $, con este arreglo. Nada mágico aquí.

Sí, esto no coincide con el significado habitual para el cálculo de decibelios en la actualidad, donde la ganancia diferencial siempre se toma como positiva. Pero en este caso, creo que en realidad estaban haciendo mediciones de voltaje usando un voltímetro y usando el enfoque de solución puramente matemática anterior para calcular \ $ A_d \ $. En ese caso, puede obtener y obtendrá valores negativos para \ $ A_d \ $, dada esta topología.

Creo que eso es todo lo que significa.

Sin embargo, no quiero intentar evaluar un artículo que no he leído. Pero al menos puedo ver cómo pudieron llegar a valores como los que usted mencionó. El signo tiene que ver con la topología aquí.

Para obtener las soluciones de ecuaciones que di anteriormente, supongamos que asumimos que existe un valor \ $ A_d \ $ conocido como la ganancia diferencial y que existe un valor \ $ A_ {cm} \ $ conocido como la ganancia de modo común . Digamos que queremos averiguar cuáles son esos valores.

Bueno, tenemos dos incógnitas, por lo que necesitaremos dos ecuaciones:

$$ \ begin {align *} V_ {O_1} & = A_d \ left (V _ {\ left (+ \ right) _1} - V _ {\ left (- \ right) _1} \ right) + \ frac {1} {2} A_ {cm} \ left (V _ {\ left (+ \ right) _1} + V _ {\ left (- \ right) _1} \ right) \\\\ V_ {O_2} & = A_d \ left (V _ {\ left (+ \ right) _2} - V _ {\ left (- \ right) _2} \ right) + \ frac {1} {2} A_ {cm} \ left (V _ {\ left (+ \ right) _2} + V _ {\ left (- \ right) _2} \ right) \ end {align *} $$

Si resuelves simultáneamente esas dos ecuaciones para \ $ A_d \ $ y \ $ A_ {cm} \ $, tratando todo lo demás como medidas que hiciste, obtendrás las ecuaciones de solución que proporcioné anteriormente.

    
respondido por el jonk

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