No entiendo la importancia física del voltaje de modo común.
Se define arbitrariamente como el promedio de dos voltajes y se espera que sea rechazado por un amplificador diferencial. ¿Por qué? ¿Cuál es su significado físico?
EDITAR Mi pregunta era específica para amplificadores diferenciales. Ambas entradas al amplificador diferencial no necesitan ser iguales y opuestas. ¿Cuál sería el significado del voltaje de modo común en tal caso?
Para las señales en modo común, se obtienen dos cables: uno con una señal y otro con la inversa de esa señal. Si los agrega, obtendrá cero, si toma la diferencia, obtendrá la señal.
¿Qué es lo bueno de esto? Si los dos cables (el par de cables) captan algo de ruido. Que se añadirá el ruido en ambos cables. Si agrega las dos señales, solo mantendrá el ruido .. Pero si toma la diferencia, obtendrá la señal sin el ruido.
La señal es S (sin ruido)
Cable a = > S
Cable b = > -S
La diferencia es S - (-S) = 2 * S
La señal es S (con ruido)
Cable a = > S + ruido
Cable b = > -S + ruido
La diferencia es (S + ruido) - (-S + ruido) = S + S + ruido-ruido = 2S
Entonces el ruido será cancelado.
imagen de ejemplo:
Cuandoseutilizanlasseñalesdelmodocomún,setransfierenprincipalmenteconcablesdepartrenzadocomoeste:
Debido a que solicita específicamente señales de modo común en amplificadores diferenciales:
Es el propósito de un diff. Amplificador para amplificar SOLAMENTE la diferencia entre dos señales de entrada con diferentes anuncios. Sin embargo, esto no es completamente posible (no es ideal) porque ningún circuito se comporta de manera ideal. Por lo tanto, la ganancia en modo común Acm es, más o menos, una "figura de calidad" de una diferencia. amplificador. La ganancia de modo común baja proporciona una cifra de alta calidad; en particular, definimos la "relación de rechazo de modo común" CMRR = Ad / Acm (en dB).
En este contexto, es importante saber que cada diferencia. La señal (V1-V2) en la entrada, incluso si una entrada es cero, también contiene una señal de modo común Vcm porque ambas señales V1 y V2 se pueden dividir en dos partes:
V1 = Vcm + Vdd y V2=Vcm-Vdd
V1-V2=2Vdd
Vdd = (V1-V2) / 2 y Vcm = (V1 + V2) / 2
Ahora: el amplificador de diferencia debería tener un Ad de ganancia de gran diferencia y una ganancia de modo común baja Acm. Para la diferencia clásica. amplificador (par de cola larga con dos transistores) se puede lograr un CMMR muy grande (Acm de baja ganancia) utilizando una fuente de corriente BJT en el tramo del emisor común (realimentación grande para señales de modo común Vcm).
EDITAR / ACTUALIZAR : Explicación: el componente de voltaje Vdd se llama "señal push-pull" porque tiene diferentes signos dentro de V1 y V2. Eso significa que: el voltaje en modo común Vcm se puede ver como una media aritmética entre V1 y V2, y Vdd es el componente que debe sumarse (restarse) para obtener V1 o V2, respectivamente.
El voltaje de modo común que llega a la entrada de un amplificador diferencial es (como se mencionó) la parte innecesaria de la entrada referenciada a una determinada conexión a tierra del circuito (común).
La razón por la que es un problema y se especifica como máximo generalmente se debe a las limitaciones del rango de voltaje de los circuitos de entrada del amplificador.
Por ejemplo, si espera una señal diferencial de máximo 700mV pico a pico, está dentro de los límites de funcionamiento de muchos (tal vez la mayoría) de los amplificadores diferenciales si no se exceden los límites de voltaje de modo común. A menudo, el tipo de conexión de alimentación al amplificador determinará los límites del modo común. Un circuito con una sola fuente de + 3.3V puede tener un rango de modo común de solo + 1V a + 2V mientras que un diseño más profesional (o más antiguo) puede tener suministros de + 15V y -15V y ofrecer un rango de voltaje de modo común de -12 V a + 12 V referenciados a tierra del circuito.
A veces hay formas de aumentar el rango del modo común (con atenuadores de entrada y desplazadores de nivel y similares) pero generalmente con cierto sacrificio.
Si la entrada es un condensador o un transformador acoplado, el voltaje de modo común generalmente es un problema mucho menor, pero esto no es posible muchas veces si se mantiene la precisión de un circuito amplificador diferencial para voltajes diferenciales pequeños.
Importante para las señales de modo común es que a menudo no las queremos. La señal es la señal diferencial, mientras que cualquier perturbación ingresa a la señal como una señal de modo común. Así que, idealmente, un amplificador diferencial ignora la señal de modo común
Lea otras preguntas en las etiquetas common-mode