Semnalul de mod comun

[MaesTTro]

Buna ziua,am intilnit asa o chestie in studiul amplificatoarelor operationale, semnale de mod comun, care reprezinta niste semnale parazitare. Gasesc in surse de informatie diferite lucruri despre ele,dar nu si cauza aparitiei acestora. Care este totusi cauza aparitiei semnalului de mod comun?

[validae]

http://ecoca.eed.usv.ro/teaching/emc/emc2007/cem1.pdf

Semnalele perturbatoare pot fi generate de exemplu de apropierea dintre un traseu de semnal mic și un traseu parcurs de curenți mari.La  frecvențe ridicate, traseele paralele și foarte apropiate se pot comporta ca niște linii inductive...

[MaesTTro]

Multumesc de ajutor!

[UDAR]

Semnalele de mod comun nu sunt semnale parazitare în sensul clasic al noțiunii . Semnalele de mod comun sunt orice semnale pentru care media tensiunilor de intrare este diferită de zero față de referința operaționalului. Ele pot fi generate din exterior , ca în exemplul colegului @validae de mai sus sau pot fi intrinseci montajului ( schemei de utilizare ) .Și apropo, influențele din exterior nu generează neapărat paraziți de mod comun, pot foarte bine genera ( mai ales în bucle de masă ) paraziți de mod diferențial. În general , dar nu exclusiv , paraziții de mod comun sunt induși capacitiv și cei de mod diferențial ,.inductiv.

 

Revenind, cauza este în definiția lor . Mai uită-te pe data sheet-uri ( sau, mai bine , pe ceva manuale de bazele electronicii ) și dacă nu te lămurești , revino . O să-ți fac un desen eventual. 

[MaesTTro]

Poate eu nu inteleg sensul corect al notiunii de semnal parazitar. In manuale de Electronica m-am uitat, chiar si in cele ruse dar in sursele pe care le-am intilnit nimeni nu explica cauza aparitiei semnalelor de mod comun si a celora de mod diferential. Daca se tine cont de ei si de necesitatea de a-i rejecta , nu putem considera aceste semnale drept parazitare? In unele dispozitive au o mare insemnatate. 

[UDAR]

Da , într-un sens generic , sunt parazitare pentru că sunt nedorite . Dar spui parazitar pentru ceva ce vine din afara . Semnalul de mod comun este intrinsec . In fine , contează mai puțin denumirea .

Poza de mai sus prezinta un etaj amplificator neinversor - cazul tipic de studiu al modului comun. Tensiunea ( semnalul ) care se aplica între cele două intrări ale amplificatorului operațional se numește tensiune ( semnal ) de mod diferențial , în cazul nostru V+ - V- iar tensiunea care se aplică ambelor intrări se numește de mod comun , la noi (V+ + V- )/2 adică aproximativ Vin. 

La un amplificator ideal amplificarea A este infinită deci u_i = 0 , deci V+ = V- .

La un amplificator real u_i = V_out/A , diferit de zero. Dar amplificatorul real mai are și alte imperfecțiuni exprimate prin u_os, u_cm, u_ps care simbolizează respectiv tensiunea de offset, tensiunea reziduală de mod comun , tensiunea reziduala datorată alimentării. 

Tensiunea de offset este exprimată ca atare în DS și este de mV - fracțiuni de mV iar celelalte două sunt exprimate prin valori ale rejecției componentei lor reziduale ( parazite , cum ar veni ) respectiv u_cm = Vin/CMRR și u_ps = deltaVcc /PSRR . DeltaVcc cuprinde , după caz , atât abaterile față de o referință cât și abaterile dintre valorile absolute ale celor două tensiuni de alimentare . Uneori se dă în cataloage separat pentru +Vcc și -Vcc.

 

Deci u_i este egal de fapt cu (V+-V-) + u_os + u_cm + u_ps ; semnul ultimelor poate fi + sau - , după caz.

 

Se observă că această componentă de mod comun a tensiunii de intrare poate deveni importantă atunci când Vin este mare . 

Uzual , rejecția tensiunii de mod comun este de 80-100dB adică de 10000-100000 de ori la frecvențe mici și scade cu frecvența .

 

Atunci când tensiunea de mod comun este de curent continuu componenta ei reziduală se combină cu offset-ul și poate fi, eventual , eliminată împreună cu acesta. Dacă însă semnalul util este mare atunci apare o abatere de la idealitate a ecuației tensiunii de ieșire . Respectiv aceasta va conține un factor (1+1/CMRR) . Dacă CMRR depinde de amplitudine ( și uneori depinde ) , aceasta se transformă în distorsiune.

În audio de foarte joasă distorsiune  se evită de multe ori (dacă este posibil) utilizarea OA în conexiune neinversoare din cauza acestui tip de distorsiune.

 

PS M-am referit strict la erorile de mod comun datorate amplificatorului operațional. Dacă luăm în considerare și celelalte elemente de circuit , de exemplu ca în cazul amplificatorului diferențial , erorile pot fi mult mai mari.

Editat Mai 2, 2015 de UDAR

[MaesTTro]

In ceea ce tine de formule,le cunosc deja, doream sa cunosc cauza aparitiei acestor semnale. Imi pare ca aceasta tema pe forum nu prea s-a discutat, astfel s-a deschis un topic si pentru tratarea ei. Multumesc de sfat!

[Fulgerik]

Poate eu nu inteleg sensul corect al notiunii de semnal parazitar. In manuale de Electronica m-am uitat, chiar si in cele ruse dar in sursele pe care le-am intilnit nimeni nu explica cauza aparitiei semnalelor de mod comun si a celora de mod diferential. Daca se tine cont de ei si de necesitatea de a-i rejecta , nu putem considera aceste semnale drept parazitare? In unele dispozitive au o mare insemnatate. 

 Orice amplificator de instrumentatie este proiectat in principal pentru rejectia semnalelor de mod comun. Ca sa intelegem fenomenul putem lua un exemplu simplu, o punte rezistiva dintr-un traductor de masa, forta sau presiune . Semnalul de interes este semnalul diferential de pe intrare si poate fi de ordinul mV sau uV iar semnalul parazit de mod comun este tensiunea dintre masa si cele doua iesiri din punte si este de ordinul Voltilor. Adica semnalul de mod comun este de cel putin 1000 ori mai mare decat cel util.

[UDAR]

In ceea ce tine de formule,le cunosc deja, doream sa cunosc cauza aparitiei acestor semnale. Imi pare ca aceasta tema pe forum nu prea s-a discutat, astfel s-a deschis un topic si pentru tratarea ei. Multumesc de sfat!

Păi cauza constă în neidealitățile despre care vorbeam . Dacă AO era ideal nu aveam erori nici de offset , nici de mod comun , nici de alimentare . Nefiind, avem toate acestea .

În Gray și Meyer , ca și în alte lucrări , problema este tratată ca și cum am avea de fapt două amplificări : una de mod diferențial și una de mod comun ( lucrul ăsta de fapt e foarte aproape de fenomenul fizic , dacă ne uităm în interiorul unui AO ) și tensiunea de ieșire este dată de vo = Adm*vid + Acm*vic , unde Adm și Acm sunt cele două amplificări iar  vid și vic sunt cele două tensiuni de intrare. Exprimat așa CMRR devine Adm/Acm . La un AO ideal Adm este infinită deci și CMRR este infinit ( Dacă Acm este finită ) 

[MaesTTro]

 Orice amplificator de instrumentatie este proiectat in principal pentru rejectia semnalelor de mod comun. Ca sa intelegem fenomenul putem lua un exemplu simplu, o punte rezistiva dintr-un traductor de masa, forta sau presiune . Semnalul de interes este semnalul diferential de pe intrare si poate fi de ordinul mV sau uV iar semnalul parazit de mod comun este tensiunea dintre masa si cele doua iesiri din punte si este de ordinul Voltilor. Adica semnalul de mod comun este de cel putin 1000 ori mai mare decat cel util.

Multumesc ca explicati problema si din punct de vedere aplicativ 

 

Păi cauza constă în neidealitățile despre care vorbeam . Dacă AO era ideal nu aveam erori nici de offset , nici de mod comun , nici de alimentare . Nefiind, avem toate acestea .

În Gray și Meyer , ca și în alte lucrări , problema este tratată ca și cum am avea de fapt două amplificări : una de mod diferențial și una de mod comun ( lucrul ăsta de fapt e foarte aproape de fenomenul fizic , dacă ne uităm în interiorul unui AO ) și tensiunea de ieșire este dată de vo = Adm*vid + Acm*vic , unde Adm și Acm sunt cele două amplificări iar  vid și vic sunt cele două tensiuni de intrare. Exprimat așa CMRR devine Adm/Acm . La un AO ideal Adm este infinită deci și CMRR este infinit ( Dacă Acm este finită )

 

Stiu ca CMRR in realitate la amplificatoare are o valoare destul de mare 10^3-10^4, de unde si rezulta Acm destul de mic

Editat Mai 2, 2015 de MaesTTro