考慮如下所示的電橋測(cè)量系統(tǒng)。　

　　圖 1. 電橋測(cè)量系統(tǒng)電路　　
　　在這種情況下，根據(jù)所測(cè)量的物理參數(shù)，電阻器R 4發(fā)生變化并導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)A和B之間的電壓差。
　　放大級(jí)應(yīng)將電橋電壓差（通常在 0-20 mV 范圍內(nèi)）轉(zhuǎn)換為 A/D 轉(zhuǎn)換器輸入范圍內(nèi)的電壓（通常為 0-5 V）。應(yīng)考慮放大器的幾個(gè)不同參數(shù)，例如噪聲、帶寬、線性度、功率和輸入/輸出擺幅。然而，在此特定應(yīng)用中，有兩個(gè)放大器參數(shù)至關(guān)重要：共模抑制和輸入阻抗。
　　我們將在下面討論為什么放大器需要具有高共模抑制才能成功提取小差分信號(hào)。放大器輸入阻抗的影響將在下一篇文章中討論。　　
　　橋輸出由共模和差分信號(hào)組成　　放大器輸入端出現(xiàn)的信號(hào)可以分解為差分信號(hào)和共模信號(hào)。例如，假設(shè)電橋電阻值如圖 2 所示。　　

　　圖 2. 調(diào)整電橋電阻值　　
　　在這種情況下，節(jié)點(diǎn) A 和 B 處的電壓將為：　　
　　

vA=120120+3900×8=238.8mVvA=120120+3900×8=238.8mV

vB=100100+3900×8=200mV

　　這可以分解為以下差分 (v d ) 和共模 (v c ) 信號(hào)：
　　

vC=vA+vB2=238.8+2002=219.4mVvC=vA+vB2=238.8+2002=219.4mV

                                                        vd=vAvB=238.8200=38.8mV

　　因此，戴維南電橋等效圖如圖 3 所示。 　　

　　圖 3. 戴維寧電橋等效值　　
　　這里，R th1和R th2是兩個(gè)橋支路的等效電阻，分別為116.4 Ω和97.5 Ω。理想情況下，我們期望輸出是差分信號(hào)的放大版本（與所測(cè)量的物理參數(shù)相關(guān)）。因此，我們期望： 
vout=Advd
　　其中 A d指定放大器的差分增益。然而，實(shí)際上，輸入共模信號(hào)也會(huì)對(duì)輸出電壓產(chǎn)生影響，我們有：　　　vout=Advd+Acmvc　　

    等式 1。　　

　　其中 A cm表示放大器的共模增益。　　
　　為什么放大器要抑制共模信號(hào)？ 
　　由于等式 1 中的 v c和 A cm均為常數(shù)，因此輸出端的誤差也將是常數(shù)。然而，共模增益 A cm會(huì)隨著感興趣帶寬中的頻率而變化。此外，節(jié)點(diǎn)A和B處出現(xiàn)的任何共模噪聲都會(huì)改變v c。例如，為電橋供電的直流電源的噪聲會(huì)影響 v c。 
　　此外，共模電壓可以是電橋電阻器的函數(shù)。例如，當(dāng)圖2中的電橋平衡時(shí)（R 4 =100Ω），v c將為200 mV，而不是上例中獲得的219.4 mV。因此，共模電壓可能會(huì)導(dǎo)致輸出端出現(xiàn)變化的誤差電壓。我們需要一個(gè)能夠放大 v d同時(shí)抑制共模信號(hào)的放大器。　
　　放大器的共模抑制
　　放大器抑制共模信號(hào)的能力通過(guò)共模抑制比 (CMRR) 來(lái)量化，共模抑制比定義為差分增益除以共模增益。
　　讓我們看一下一些典型值。假設(shè)橋式放大器輸出端的滿(mǎn)量程擺幅為 5V，我們希望將共模電壓的最大誤差保持在滿(mǎn)量程值 (5V) 的 0.02% 以下。當(dāng) v c =200 mV 時(shí)，放大器共模增益為：　　
  　Acm=0.0002×5V200mV=0.005
　　　　典型差分增益為 100 時(shí)，A cm =0.005 的 CMRR 為 　　   CMRR=AdAcm=1000.005=20000=86dB　

　簡(jiǎn)單的運(yùn)放放大器能否提供足夠的 CMRR

　　我們知道運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)目的是放大差分信號(hào)，同時(shí)抑制輸入的共模分量。
　　您可能想知道是否可以使用簡(jiǎn)單的反相或同相運(yùn)放放大器來(lái)提取橋電路的微弱差分信號(hào)？
　　讓我們檢查一下圖 4 中所示運(yùn)算放大器的共模增益。　　
　　圖 4. 運(yùn)算放大器放大器電路示例　　
　　負(fù)反饋以及運(yùn)算放大器的高增益將迫使運(yùn)算放大器的反相輸入和非反相輸入具有相同的電壓。將共模電壓 v c施加到節(jié)點(diǎn) A 和 B 時(shí)，我們將得由于 v c也施加到節(jié)點(diǎn) B，因此流過(guò) R 1的電流以及流過(guò) R F 的電流將為零。因此，我們將有　　　vout=vin=vc
　　
　　這意味著節(jié)點(diǎn) A 和 B 處出現(xiàn)的任何共模電壓都將以增益 1 傳輸?shù)捷敵觥２罘衷鲆鏋?100 時(shí)，CMRR 將為：
　CMRR=AdAcm=1001=40dB　　　

   這對(duì)于許多應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)是不可接受的。　　

　　差動(dòng)放大器怎么樣？

　　圖 5 所示的差分放大器可以實(shí)現(xiàn)更高的 CMRR。　　
　　圖 5. 差分放大器　
　　可以看出，輸出方程如下：　　　vout=R4R1×R1+R2R3+R4×vA?R2R1×vB　　
　　對(duì)于 　　vout=R2R1(vA?vB)　　盡管差分放大器可以提供非常高的共模抑制，但它仍然有一些局限性。例如，對(duì)于差分放大器，輸入端子的阻抗相對(duì)較低并且不相等。這會(huì)導(dǎo)致電橋電路產(chǎn)生不平衡負(fù)載效應(yīng)，并允許共模電壓在輸出端產(chǎn)生誤差信號(hào)。