生物电放大器的隔离共模抑制比
共模抑制比
共模抑制比：共模抑制比定义为当运放工作于线性区时，运放差模增益与共模增益的比值。
共模抑制比是一个极为重要的指标，它能够抑制差模输入中的共模干扰信号。
由于共模抑制比很大，大多数运放的共模抑制比一般在数万倍或更多，用数值直接表示不方便比较，所以一般采用分贝方式记录和比较。
一般运放的共模抑制比在80~120dB之间。
电源电压抑制比：电源电压抑制比定义为当运放工作于线性区时，运放输入失调电压随电源电压的变化比值。
电源电压抑制比反映了电源变化对运放输出的影响。
目前电源电压抑制比只能做到80dB左右。
所以用作直流信号处理或是小信号处理模拟放大时，运放的电源需要作认真细致的处理。
当然，共模抑制比高的运放，能够补偿一部分电源电压抑制比，另外在使用双电源供电时，正负电源的电源电压抑制比可能不相同。
输出峰-峰值电压：输出峰-峰值电压定义为，当运放工作于线性区时，在指定的负载下，运放在当前大电源电压供电时，运放能够输出的最大电压幅度。
除低压运放外，一般运放的输出输出峰-峰值电压大于±10V。
一般运放的输出峰-峰值电压不能达到电源电压，这是由于输出级设计造成的，现代部分低压运放的输出级做了特殊处理，使得在10k负载时，输出峰-峰值电压接近到电源电压的50mV以内，所以称为满幅输出运放，又称为轨到轨（raid-to-raid）运放。
需要注意的是，运放的输出峰-峰值电压与负载有关，负载不同，输出峰-峰值电压也不同；运放的正负输出电压摆幅不一定相同。
对于实际应用，输出峰-峰值电压越接近电源电压越好，这样可以简化电源设计。
但是现在的满幅输出运放只能工作在低压，而且成本较高。
最大共模输入电压：最大共模输入电压定义为，当运放工作于线性区时，在运放的共模抑制比特性显著变坏时的共模输入电压。
一般定义为当共模抑制比下降6dB是所对应的共模输入电压作为最大共模输入电压。
最大共模输入电压限制了输入信号中的最大共模输入电压范围，在有干扰的情况下，需要在电路设计中注意这个问题。
生物电位放大器
10 1
DC potential
AAP
10 2
EMG
10 3
ECG EEG EOG 0.1 1 10 100 1000 10000 Frequency(hz)
10 4 10
5
肌电图放大器
肌电图信号的频率范围是从25Hz到几千Hz.信号幅 度取决于信号的类型和所用电极的类型,从100uV到 90mV.因此它的频响必须比心电图放大器的宽,但不需 要象心电图放大器那样覆盖低频段. 如果用体表电极测量肌电图,信号电平通常很低,峰值 幅度为0.1~1mV,电极的阻抗较低,其范围约是200~5K, 因此对于相同的信号输出幅度来说,肌电图放大器必须 比心电图放大器有稍高的增益.而放大器的输入特性和 心电图的差不多相同.如果使用经皮针电极,信号幅度可 能增大一个数量级,因而所需的增益也可以降低一个数 量级.此外,心电图的表面积越小,信号源阻抗越高,则要 求放大器有较高的输入阻抗.
在不好的电气环境下,共模电 压有可能大于50mV!
实际的运放输入阻抗是有限的,所以它对共模电压 的衰减也是有限的.
in in va vb vcm ( Z inZ Z1 Z inZ Z 2 )
因为: 所以:
Z1 , Z 2 Z in
va vb vcm ( Z 2Z Z1 ) in
可以通过以下方法来减小这种干扰
＊ 利用屏蔽减小磁场
＊ 使心电图机和导联远离磁场 ＊ 减小线圈的等效面积
电气干扰的其他来源
＊ 大功率收音机,电视机或雷达设备的电磁干扰
＊ 医院的高频发生器产生的电磁干扰
＊ 身体内部的其他生物电干扰
过渡过程的保护电路
有些时候病人会对仪器产生危险,比如电外科器械会向 病人身上传入较高的电压,这个电压可能通过病人的电极进 入心电图机,这个大的电压足以损坏电子线路,也可能会在 记录过程中产生严重的过渡过程.解决方案是在每个电极和 地之间加入双端电压限制器,如下图所示
共模抑制比详解
，共模抑制比也不可 能力也就越差。
抑制共模抑制比详细解释定义为了说明差分放大电路抑制 共模信号及放大差模信号的 能力，常用共模抑制比作为一 项技术指标来衡量，其定义为放大器对差模信号的 电压放大倍数Aud 与对共模信号的电 压放大倍数 Auc 之比，称为共模抑制比，英文全称是Common Mode Rejection Ratio ，因此一般用简写 CMRR 来表示，符号为 Kcmr ，单位是分贝db 。
差模信号电压放大倍数 Aud 越大，共模信号电压放大倍数Auc 越小，则CMRR 越大。
此时差分放大电路 抑制共模信号的 能力越强，放大器的 性能越优良。
当差动放大电路完全 对称时，共模信号电压放大倍数 Auc=0，则共模抑制比CMR Rs ，这是理想情况，实际上 电路完全对称是不存在的，共模抑制比也不可能趋于无穷大。
差分放大器影响共模抑制比的 因素◊电路对称性——电路的对称性决定了被放大后的信号残存共模干扰的幅度，电路对称性越差，其共模抑制比就越小，抑制共模信号（干扰）的能力也就越差。
◊电路本身的 线性工作范围一一实际的 电路其线性范围不是无限大的，当差模信号 超出了电路线性范围时，即使正常信号也不能被正常放大，更谈不上共模抑制能力。
实际电 路的 线性工作范围都小于其工作电压， 这也就是为什么对共模抑制要求较高的 设备前端电路也采用较高工作电压的原因。
为了说明差动放大电路抑制共模信号的能力，常用共模抑制比作为一项技术指标来衡量，其定义为放大器对差模信号的 电压放大倍数 Aud 与对共模信号的 电压放大倍数Auc 之比，称为共模抑制比，用 KCMR 表示。
差模信号电压放大倍数 Aud 越大，共模信号电压放大倍数Auc 越小，则KCMR 越大。
此时差分放大电路抑制共模信号的 能力越强，放大器的 性能越好。
当差动放大电路完全对称时，共模信号电压放大倍数 Auc=0，则共模抑制比 KCMR>^ ，这是理想情况，实际上电路完全对称是不存在的 能趋于无穷大。
生物医学电子学实验指导书080711
7
左端（时基线零点）所对应的时间。VA1、VB1 分别表示在 1 号位置 A 通道和 B 通道的信号幅度值。
中间数据区表示 2 号指针所在位置测得的数据。T2 表示 2 号读数 指针离开时基线零点的时间值。VA2、VB2 分别表示在 2 号位置 A 通 道和 B 通道的信号幅度值。
增益；
3
R2 与 R3 失配仅影响 Ad，而不影响 CMRR、Ac。
由上可见三运放克服了基本差动放大器的不足，代价是增加为三
个运放。具体电路如图 3 所示。
20K V2
1458/1
+ -
10K V4
20K
10K
4.7K 741
-
1K
+
VO
20K V1
1K
1458/2 20K
-
+
V3
10K
100K V
10K
三、实验要求
图 3 电路图
1、在电子电路仿真设计软件 EWB/Multisim 环境下，搭建生物电 前置放大器电路；
2、测量并计算共模增益、差模增益、共模抑制比等各项特性参数； 3、从生理信号网站下载心电/脑电信号数据进行仿真观察； 4、观察三运放生物电前置放大器电路中各运放 CMRR 及电阻失配 对总 CMRR 的影响及相关特性测试。
4、连接三运放前置放大器电路图并接入信号源和虚拟示波器。如
图 2a.2 所示：
6
图 2a.2 5、测量和计算共模增益、差模增益、共模抑制比等各项特性参数 (1) 共模增益测量 将 17Hz 信号源幅度（差模信号）设置为 0V，50Hz 信号源（共 模信号）幅度设置为 1V。打开模拟电源开关，双击示波器图标并点击 “expand”按钮展开示波器面板。如图 2a.3 所示
【系统】数字化医疗仪器复习题
【关键字】系统《数字化医疗仪器》（数据采集系统）复习题答案2、医学仪器微机数据采集系统2.1、模数与数模转换器应用(1)判断题ADC0809可以利用转换结束信号EOC向8031发出中断请求。
（√）(2)单选题①ADC0809芯片的输出允许信号为（B）。
（A）STAT （B）OE （C）EOC （D）ALE②A/D转换器的分辨率是指（D）"（A）A/D转换器的转换电压范围（B）A/D转换器的位数（C）A/D转换器的转换时间（D）能分辨最小的量化信号的能力"(1)判断题A/D转换器转换精度最高的类型是积分式ADC。
（√）(2)单选题①A/D转换器转换速度最快的的类型是（C）。
（A）逐次逼近式（B）积分式（C）并行式（D）计数式②一个八位的ADC器件，当参考电压为＋5V时，该芯片能分辨的最小信号电压为：（B）（A）5V （B）19.53mV （C）39.06mV （D）0.05V(1)判断题DAC0832是一个带单缓冲锁存器的8位D/A转换器。
（×）(2)单选题①D/A转换器的分辨率是指（D）（A）转换输出电压范围（B）D/A转换器的位数（C）D/A转换时间（D）输入D/A转换器单位数码所对应的转换输出电压②当单片机接口的两路数模转换电路电压需要同时输出时，必须采用（D）。
（A）单极性输出电路（B）双极性输出电路（C）单缓冲输出电路（D）双缓冲输出电路2.2、数据采集系统(1)判断题数据采集系统中不一定有A/D转换器件。
（×）(2)单选题①如果被测信号变化很缓慢，多道传感数据采集系统可以不用的器件是（C）。
（A）多路模拟开关（B）放大器（C）采样保持器（D）A/D转换器②当采样器的采样频率fS与输入信号最高频率fm两者之间的关系满足（D）时，采样输出信号fS(t)能恢复成输入模拟信号f(t)。
（A）fS≥0.5fm （B）fS≥fm （C）fS≥1.5fm （D）fS≥2fm(1)判断题多路模拟开关的主要用途是把模拟信号同时地送入A/D转换器。
新型高共模抑制比生理电信号前置放大器设计的研究
新型高共模抑制比生理电信号前置放大器设计的研究姜 苇 李 刚 虞启琏 林 凌 刘 理 谢国明(天津大学精密仪器与光电子工程学院 天津 300072)摘要 本文在“三运放”的基础上,提出了一种新型的生理电前置放大器设计思路,电路结构简单,可以在抑制直流干扰的情况下,提供极高的共模抑制比。
该电路设计突出的优点是对外围无源器件的参数不敏感,即使采用低成本的常用芯片,无须刻竟匹配仍然可以达到良好的性能,尤其适合生理电信号的高精度测量。
关键词 生理电信号前置放大器 共模抑制比 阻容耦合 直流偏移电压Research on Novel H igh C M RR B iopoten ti a l Am pl if ierJ iang W ei L i Gang Yu Q i lian L in L ing L iu L i X ie Guom ing (S chool of P recision Instrum en t and Op to2E lectron ic E ng ineering,T ianj in U n iversity,T ianj in300072,Ch ina)Abstract A novel h igh G M RR bi opo tential amp lifier is p resented.T he p ropo sed circuit has m any interesting characteristics regarding si m p licity and co st,w h ile ach ieving h igh CM RR and effective DC interference supp res2 si on w ithout any tri m m ing.Key words B i opo tential amp lifiers Common mode rejecti on rati o(CM RR) RC coup led DC2offset vo ltage1 引 言生理电信号前置放大器是生理电测量仪器的重要组成部分,其作用是将微弱信号高保真放大,以便进一步处理、记录或显示。
共模抑制比定义
共模抑制比：让信号更纯净
共模抑制比（Common Mode Rejection Ratio，简称CMRR）是一种用于衡量放大器抑制共模信号能力的指标。
通俗地理解，共模信号就
是传输过程中不期望出现的干扰信号，可能来自于电源、设备或者周
围环境等因素，对信号的准确采集和处理造成影响，因此需要被抑制。
CMRR指标越高，放大器就越能够抑制共模信号，也就是说信号输
出的纯净度更高。
同时，CMRR对于放大器的抗噪声能力等性能也有影响，因此在设计放大器电路时需要充分考虑CMRR这一指标。
CMRR的计算方法较为简单，一般使用公式
CMRR=20*log10(Ad/Adm)，其中Ad表示放大器的差模增益，Adm表示放大器的共模增益，单位是分贝（dB）。
较高的CMRR值通常需要通过电
路设计、布局、滤波等手段来实现。
同时，还可以通过使用更好的操
作放大器、提高供电电压、加强屏蔽等方法来提高CMRR指标。
总之，CMRR是一种极其重要的指标，对于放大器的性能和信号质
量有着直接的影响。
在实际应用中，需要选择适合的CMRR值，以保证
信号能够得到准确、稳定地处理和采集，同时也需要不断优化电路和
技术手段，提高CMRR指标，使信号的纯净度更高、稳定度更高，为应
用提供更好的数据支撑。
共模抑制比详解
共模抑制比详细解释为了说明差分放大电路抑制共模信号及放大差模信号的能力，常用共模抑制比作为一项技术指标来衡量，其定义为放大器对差模信号的电压放大倍数Aud与对共模信号的电压放大倍数Auc之比，称为共模抑制比，英文全称是Common Mode Rejection Ratio，因此一般用简写CMRR来表示，符号为Kcmr，单位是分贝db。
差模信号电压放大倍数Aud越大，共模信号电压放大倍数Auc越小，则CMRR越大。
此时差分放大电路抑制共模信号的能力越强，放大器的性能越优良。
当差动放大电路完全对称时，共模信号电压放大倍数Auc=0，则共模抑制比CMRR→∞，这是理想情况，实际上电路完全对称是不存在的，共模抑制比也不可能趋于无穷大。
差分放大器影响共模抑制比的因素◇电路对称性——电路的对称性决定了被放大后的信号残存共模干扰的幅度，电路对称性越差，其共模抑制比就越小，抑制共模信号（干扰）的能力也就越差。
◇电路本身的线性工作范围——实际的电路其线性范围不是无限大的，当差模信号超出了电路线性范围时，即使正常信号也不能被正常放大，更谈不上共模抑制能力。
实际电路的线性工作范围都小于其工作电压，这也就是为什么对共模抑制要求较高的设备前端电路也采用较高工作电压的原因。
为了说明差动放大电路抑制共模信号的能力，常用共模抑制比作为一项技术指标来衡量，其定义为放大器对差模信号的电压放大倍数Aud 与对共模信号的电压放大倍数Auc之比，称为共模抑制比，用KCMR 表示。
差模信号电压放大倍数Aud越大，共模信号电压放大倍数Auc越小，则KCMR越大。
此时差分放大电路抑制共模信号的能力越强，放大器的性能越好。
当差动放大电路完全对称时，共模信号电压放大倍数Auc=0，则共模抑制比KCMR→∞，这是理想情况，实际上电路完全对称是不存在的，共模抑制比也不可能趋于无穷大。
电路对称性越差，其共模抑制比就越小，抑制共模信号（干扰）的能力也就越差。
《课程讲解》-2.1生物电放大器
高通滤 波器
低通滤 波器
50Hz 陷波器
6、电气隔离和保护：
生物电放大器都有隔离放大器一级，使得连接病人 的放大器输入级与放大器后级完全电气隔离的。
分信号通路隔离和电源通路隔离，前者使用隔离变 压器、光电管隔离器、电容隔离等；后者使用隔离 变压器或DC-DC变换器。
电气隔离的主要目的是防止病人受到电击，同时抑 制电源干扰。
针型电极：用以刺破皮肤，记录局部肌肉组织的EMG电 位等。
微电极：是用于测量细胞附近和细胞内生物电位的微型 电极。这种电极的尖端直径仅为0.5~5微米。
皮肤表面电极
金属板电极
浮式电极：导电膏隔离皮肤与电极
吸杯电极
盘状电极
针形电极（肌电图）
微电极
金属电极 绝缘层
A B
+ 膜电位
+ 细胞质
5~50μV 0.01~5mV 20 μV ~30mV 50 μV ~2mV 50~200 μV 0.05~3.5mV
1~60Hz DC~150Hz 10~3000Hz DC~20Hz DC~20Hz DC~50Hz
说明
主要带宽在0～ 33Hz 诱发电位1％ 电针 表面电极测得 表面电极测得 表面电极测得 表面电极测得
生物电信号的信号源内阻很高，提高放大器的输入 阻抗可以提高信号拾取的比例。
高输入阻抗能减少因各电极阻抗不一致造成的共模 干扰。因此，提高输入阻抗也能提高信噪比。
高输入阻抗测量示意图
5、合适的通频带：
利用滤波器（高通+低通）来完成。 高通滤波器用来消除电极电位漂移； 低通滤波器可以用来消除各种高频噪声。 陷波器：消除工频噪声。 通频带越窄，噪声越小。
前置放大器
隔离放大器
第五章 生物电放大基础和心电图测量
第一级共模增益
第一级共模抑制比CMRR12:
第一级小结：
第一级电路CMRR12取决A1和A2本身共 模抑制比的差异。 为使第一级获得高共模抑制比，A1,A2器 件CMRR1和CMRR2的数值是否高并不 重要，重要的是它们的对称性。 （实际使用时同相并联电路后必须有一 级差动放大，消除双端共模电压。）
以上原因造成电路的不对称性， 结果，使得共模干扰向差模转化（对测量极 其不利）
例，当电路不对称时，共模电压向差模 输出转化： A、B两点处共模电压降为：
则共模电压转化为差模电压：
1 1 U A U B U CM Z i Zi Z S1 Zi Z S 2 Z S 2 Z S1 U CM Zi
2.集成器件本身的共模抑制比CMRRD:
实际运放存在有限共模抑制比CMRRD 对差动放大器影响的推导：
CMRRD 存在必产生共模输出电压。 由共模抑制比定义,CMRRD为放大器差动增 益A’d=Ad与共模增益A’c之比,即
按定义共模增益A’c为共模输出电压与共 模输入电压之比,即
共模输出电压Uoc’可用一折合到放大器 输入端的共模误差电压(即Uic’)表示为
CMRRR 是外回路电阻匹配精度所限定的放 大器共模抑制比； CMRRD 是集成器件本身共模抑制比。
1.电阻精度所限定的共模抑制比CMRRR 设理想运放，由电阻精度限制的共模输 出为UocR。放大器共模增益为：
设电阻精度为《 1
各电阻分别为：
设：1 = 2 = 3 = 4 = 《 1 整理得共模增益：
二级电路共同产生共模输出电压，用叠 加原理分析， 总共模输出为：
总共模增益：
两级放大电路总共模抑制比为
结论：
共模抑制比详解
共模抑制比详细解释为了说明差分放大电路抑制共模信号及放大差模信号的能力，常用共模抑制比作为一项技术指标来衡量，其定义为放大器对差模信号的电压放大倍数Aud与对共模信号的电压放大倍数Auc之比，称为共模抑制比，英文全称是Common Mode Rejection Ratio，因此一般用简写CMRR来表示，符号为Kcmr，单位是分贝db。
差模信号电压放大倍数Aud越大，共模信号电压放大倍数Auc越小，则CMRR越大。
此时差分放大电路抑制共模信号的能力越强，放大器的性能越优良。
当差动放大电路完全对称时，共模信号电压放大倍数Auc=0，则共模抑制比CMRR→∞，这是理想情况，实际上电路完全对称是不存在的，共模抑制比也不可能趋于无穷大。
差分放大器影响共模抑制比的因素◇电路对称性——电路的对称性决定了被放大后的信号残存共模干扰的幅度，电路对称性越差，其共模抑制比就越小，抑制共模信号（干扰）的能力也就越差。
◇电路本身的线性工作围——实际的电路其线性围不是无限大的，当差模信号超出了电路线性围时，即使正常信号也不能被正常放大，更谈不上共模抑制能力。
实际电路的线性工作围都小于其工作电压，这也就是为什么对共模抑制要求较高的设备前端电路也采用较高工作电压的原因。
为了说明差动放大电路抑制共模信号的能力，常用共模抑制比作为一项技术指标来衡量，其定义为放大器对差模信号的电压放大倍数Aud 与对共模信号的电压放大倍数Auc之比，称为共模抑制比，用KCMR表示。
差模信号电压放大倍数Aud越大，共模信号电压放大倍数Auc越小，则KCMR越大。
此时差分放大电路抑制共模信号的能力越强，放大器的性能越好。
当差动放大电路完全对称时，共模信号电压放大倍数Auc=0，则共模抑制比KCMR→∞，这是理想情况，实际上电路完全对称是不存在的，共模抑制比也不可能趋于无穷大。
电路对称性越差，其共模抑制比就越小，抑制共模信号（干扰）的能力也就越差。
首页>教程>电滤波，防雷>正文共模和差模信号的定义及产生机理、电缆、绞线、变压器和扼流圈电磁干扰产生及其的抑制1 引言了解共模和差模信号之间的差别,对正确理解脉冲磁路和工作模块之间的关系是至关重要的。
共模抑制比CMRR
实际情况： （1） CMRR 不可能 ∞；CMRRD （2） 电阻精度，CMRRR
影响差动放大器共模抑制能力的因素
1、由电阻失配所造成的CMRRR
Ad 1 Ad CMRRR Ac 4
2、由定义可知，CMRRD即开环差动增益Ad’与共 模增益Ac’之比：
AD620为一个低成本、低功耗、高精度的单 片仪器放大器。 AD620的性能比传统的三运算放大器优越。 特点： 1.只用一个外部电阻就能设置放大倍数 为1～1000； 2.电源范围宽(±2.3～±18V)； 3.体积小； 4.功耗非常低(最大供电电流仅1.3mA)； 适用于低电压、低功耗的应用场合。
输入端短路噪声 （p-p）
ECG-Amp
EEG-Amp VEP-Amp
EMG-Amp
>1M ≤10V ≥60dB
>5M ≤3V ≥80dB
>200M ≤0.7V ≥100dB
>100M ≤8V ≥80dB
共模抑制比
频带
电极
0.05-250Hz 10kHz
0.5-70Hz
0.5Hz-3kHz
• 结论: 1、第一级放大电路的共模抑制比能力取决 于运放器件A1、A2本身共模抑制比的差异。 2、为消除因CMRR1、CMRR2不为无穷大而造 成A1、A2输出端有与输入端相同的共模电 压，故应在A1、A2输出端接一级差动放大， 以消除共模电压在电路中的传递。
两级放大电路总共模抑制比：
Ad Ad 1 CMRR12 CMRR3 CMRR Ac Ad 1CMRR3 CMRR12
2Hz-
板电极片状或针电极来自（二）高共模抑制比UCM为共模干扰电压，放大器输入端A、B两点的电压分 别为：
生物医学测量与仪器期末考试
1. 心电放大器实现隔离级设计，需采用电磁耦合和A．光电耦合B．电容耦合C．电气耦合D．以上都不是2. 医学仪器的工作方式，按获得测量值的性质可分为____________工作方式。
A．直接和间接B．实时和延时C．间断和连续D．模拟和数字3. 医学仪器与其他仪器相比较，其特殊性在于_________的特殊性和生物信息的特殊性。
A．灵敏度调节B．噪声C．人体检测D．安全要求4. 心电图测量的导联数一般有__________。
A．1B．2C．6D．125. 心电图测量时的aVR导联属于（）。
A．单极胸导联B．双极胸导联C．单极加压肢体导联D．双极加压肢体导联6. 通常所说的三运放电路指的是_____________电路。
A．反相并联差分放大器B．同相并联差分放大器C．同相串联差分放大器D．反相串联差分放大器7. 衡量生物电放大器共模干扰信号抑制能力的一个重要指标是A．CMRRB．输入阻抗C．放大倍数D．输出阻抗8. 为保障人体的安全，通常将连接患者的放大器输入级（应用部分）与放大器后级完全隔离。
因此，现代生物电放大器都采用____________。
A．三运放电路B．高压保护电路C．右腿驱动电路D．隔离放大器9. 以下哪项描述是正确的？__________A．浮地电源直接由实地电源提供B．浮地电路和实地电路物理上完全隔离C．浮地电源和实地电源的参考点是等电位的D．实地电源由AC提供，浮地电源由DC提供10. 心电图五个波P、Q、R、S、T中基波频率最高的是__________。
A．P波B．QRS波C．T波D．U波11. 以下不是心电图机设计中常用的提高CMRR技术___________。
A．屏蔽驱动B．电源浮置C．叠加平均D．右腿驱动12. 心电图机中的肌电滤波器实际上是_________。
A．低通滤波器B．高通滤波器C．带阻滤波器D．带通滤波器13. 按检测参数分类，便携式监护仪属于________。
3生物医学常用放大器详解
共模信号(common-mode input signal)：两个信号的 大小相等、极性一样。〔噪声和干扰信号〕。
2. 电路构造
T1和T2参数一样，具有一样的温度特性和静态 工作点，电路具有对称的构造。具有两个输入端和两 个输出端。成为双端输入—双端输出差分放大器。
3.抑制零漂的原理
当 ui1 = ui2 =0 时： uo= UC1 - UC2 = 0 当温度变化时：
RB2 I1 IB1
I2 RB1
+EC
RC1 T1 RE EE
c. 沟通分析
RB1
ui1 RB2
RC
uo1
ib＝ui1/{RB1+(RB2//rbe)}- ui1(RB2//rbe)/{[RB1+(RB2//rbe)] RB2}
Ad1=uo1/ui1= -βib1Rc/{[ib1[RB1+(RB2//rbe)]}
Xo
.
.
.
Xd XiXf ——净输入信号
.
Af
Xo
.
——闭环放大倍数
Xi
.
Af
.
Xo
.
XdX f
1
.
.
X
.
d
X
.
f
1 1 F A
A 1 AF
Xo Xo
放大倍数降低了 1
倍
1 AF
1+AF称为反响深度
2. 提高放大倍数的稳定性
Af
A 1 AF
假设反响深度很深，则有1+AF>>1,所以：
Af 1A AFAAFF 1
二、生物医学放大器的根本要求
1、高放大倍数 2、高输入阻抗 3、高共模抑制比 4、低噪声 5、低漂移 6、适当的频响
高二物理竞赛课件电路共模抑制比(CMRR)
iB
2Re
Rc
RL uOc
uIc
2Re 2Re
2Re
Rb iB rbe
Rc
iB
uI2
Auc
Rb
(Rc∥RL ) rbe 2(1 )Re(1
)Re
1 (Rc∥RL )
Roc Rc
KCMR
Aud Auc
2 Rb rbe
(Rc∥RL )
Rb rbe 2(1 )Re
T1
T2
Rid
uId 2
uId
uId 2
Rb iB rbe rbe
Rb iB
Rod
iB Rc
RL uOd
iB Rc
Aud
1 2
(Rc∥RL ) Rb rbe
Rid 2(Rb rbe )
Rod Rc
④ 单端输出的共模输入分析
uI1 Rb
Rc
Rc
RL uOc
Rb
T1
T2
Ric uIc
Roc
Rb iB rbe
差分式放大电路的传输特性：
输出电压与输入电压之间的 关系曲线：
uO f (uI )
• 线性区 • 非线性区
差分式放大电路的频率响应
高频响应与共射电路相同，低频可放大直流信号。
Aud Auc
uIc
Roc 2Rc
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1 2
Rb
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Rc uOc1 RL uOc
Rc uOc2
共模抑制和仪表放大器
共模抑制和仪表放大器2006-12-01 17:31:57 来源：电子爱好者关键字：1 引言在工业应用中，共模电压是个经常存在的威胁。
通常需要测量含有大的共模成份的微弱差模信号。
这些远距离信号和内部固有的50Hz/60Hz的电网干扰往往对测量造成相当的困难。
因此本文探讨仪表放大器及其与应用相关的共模电压的范围和共模抑制问题。
我们从共模电压和共模抑制的定义谈起，然后看看不同仪表放大器的结构，并验证在特殊应用中的共模电压范围和共模抑制是否适当。
2 共模抑制和差模信号2.1 共模抑制仪表放大器将两个信号的差值放大。
典型的差模信号来自传感器件，诸如电阻桥或热电偶。
图1示出了仪表放大器的典型应用，来自电阻桥的差模电压被AD620（低功耗，低成本，集成仪表放大器）放大。
在热电偶和电阻桥的应用中，差模电压总是相当小（几毫伏到十几毫伏）。
而两个输入端输入的同极性、同幅值的电压约为2.5V，还有对测量无用的共模分量，所以理想的仪表放大器应该放大输入端两信号的差值，任何共模分量都必须被抑制。
事实上，抑制共模分量是使用仪表放大器的唯一原因。
实践中，仪表放大器从没有彻底抑制掉共模信号，输出端总会有一些残余成份。
共模抑制比（CMRR）是用来衡量共模信号被放大器抑制程度的一个综合指标，它由下式定义式中的Gain是放大器的差模增益，Vcm是输入端存在的共模电压，Vout是输入共模电压在输出端的结果。
代入具体值，如AD620集成仪表放大器所设置增益为10时，CMRR为100dB，图1中共模电压为2.5V，由（1）式求出它在输出端的电压为250m V。
有上面设定，注意到由输入和输出失调电压所引起的输出电压约为1.5mV，这说明作为误差源，CMRR并没有失调电压重要。
至此，只讨论了直流信号的共模抑制比。
2.2 交流和直流共模抑制比在图1中，共模信号可以是稳态的直流电压（如来自电桥的2.5V电压），或是来自外部干扰。
在工业应用中，最普通的外部干扰从50Hz/60Hz输电干线检拾而来（例如来自照明灯，电机或任何在输电干线上运行的设备）。
运算放大器共模抑制比(CMRR)
运算放大器共模抑制比(CMRR)CMR CMR =160140120100806040200dBFREQUENCY -Hz20 log 10CMRR0.01 0.1 1 10 100 1k 10k 100k 1M图1：OP177的CMRR共模抑制比(CMRR)如果信号均等施加至运算放大器的两个输入端，使差分输入电压不受影响，则输出也不应受影响。
实际上，共模电压的变化会引起输出变化。
运算放大器共模抑制比(CMRR)是指共模增益与差模增益的比值。
例如，如果Y V 的差分输入电压变化产生1 V 的输出变化，X V 的共模电压变化同样产生1 V 的变化，则CMRR 为X/Y 。
共模抑制比以dB 表示时，通常指共模抑制(CMR)——注意，半导体行业对使用dB 还是比值来表示CMR 或CMRR 很少有统一说法。
典型的低频CMR 值为70 dB 至120 dB ，但在高频时CMR 会变差。
除了CMRR 数值范围外，许多运算放大器数据手册还提供CMR 与频率的关系图表，如图1所示OP177精密运算放大器的CMRR 。
在采用同相模式配置的运算放大器中，CMRR 会产生相应的输出失调电压误差，如图2所示。
注意，反相模式工作的运算放大器CMRR 误差较小。
因为两个输入端都接地(或虚地)，所以不存在共模动态电压。
指南R2R1V IN = V CM+–V OUTV OUT = 1 +R2R1ERROR (RTI) =V CM CMRR=V IN CMRR V IN +V INCMRRERROR (RTO) =1 +R2R1V IN CMRR图2：计算由共模抑制比(CMRR)造成的失调误差+-RESISTORS MUST MATCHWITHIN 1 ppm (0.0001%) TO MEASURE CMRR > 100dBR2DUT∆V OUT = (1 +)∆V IN CMRRR2R1R1R1V INV OUTR2图3：简单的共模抑制比(CMRR)测试电路测量共模抑制比共模抑制比可以通过多种方式来测量，下图3所示的方法采用四个精密电阻将运算放大器配置成差分放大器，信号施加于两个输入端，从而测量输出变化——具有无限CMRR 的放大器不会产生输出变化。
第二章生物医学信号放大
浮置 电路
接地 电路浮地电源 Nhomakorabea接地电源
1、光电耦合器件：图2.12 光电二极管、光电三极管、光电达林顿管。
光电二极管 光电三极管 光电达林顿管
电流转移系数
<0.1 0.1~0.5
1~10
频率上限
<1M <100K <100K
2、电流转移系数图2.13
Ic = β β 非线性
⋅ I in
3、互补形式的耦合级图2.15 由于有很大的非线性，必须利用互补形式减小非线性。
U iC
=
1 2
(U
i1
+
U
i2 )
U id = U i 2 − U i1
所以
UO
=
(1 −
R F1R F R1R 2
2
)
⋅U
iC
+
1 (1 + 2
2 RF1 R1
+
R F1R F R1R 2
2
)
⋅U
id
如 R1 = R F 2 = R F
R F1
R2
R
共模增益：
Ac = 0