差分放大电路在模拟信号处理、传感器连接和测量电路中至关重要。其共模输入阻抗决定了电路抵抗干扰的能力，并直接影响共模抑制比（CMRR），从而影响信号的纯净度和稳定性。

一、什么是共模输入阻抗？

共模输入阻抗指的是当电路两个输入端同时接收相同信号时，输入端对地的等效阻抗。其大小决定了电路对共模信号的敏感程度：

- 共模输入阻抗高 → 共模信号影响小，有助于提升CMRR

- 共模输入阻抗低 → 容易受到共模干扰，影响信号质量

二、计算共模输入阻抗的方法

计算共模输入阻抗时，需要结合电路结构、元件参数和工作状态。具体步骤如下：

1. 确定电路类型

常见的差分放大电路有：

- 双端输入电路

- 单端输入电路

- 差分对结构（长尾对）

不同电路的共模输入阻抗计算方式有所不同，因此需要首先明确电路拓扑。

2. 建立等效电路

在共模信号作用下，电路可以被简化成一个等效模型，包括：

- 输入端阻抗（电阻、电容）

- 放大元件（运放、晶体管）

- 反馈电路

等效模型用于后续数学分析。

3. 计算输入阻抗

对于MOSFET差分对：

- 共模输入阻抗 = 1 / (跨导 + 源极电阻)

- 也就是说，跨导大，共模输入阻抗小；源极电阻大，共模输入阻抗大。

对于运放差分放大器：

- 共模输入阻抗 ≈ 输入电阻 / 2

- 这表明输入电阻越大，共模输入阻抗也会越大。

三、影响共模输入阻抗的因素

1. 电路拓扑

- 有源极/射极电阻的差分对结构 具有较高的共模输入阻抗，有助于提高CMRR。

- 无源极/射极电阻的MOS/双极型差分对 由于仅由放大器跨导决定阻抗，通常较低。

2. 元件参数

- 跨导大 → 共模输入阻抗小

- 电阻大 → 共模输入阻抗高

- 匹配度高 → CMRR更好

3. 负载和反馈网络

- 负反馈电路会影响共模输入阻抗，优化反馈可改善CMRR。

- 负载阻抗变化可能导致共模输入阻抗偏低。

四、 如何提高共模输入阻抗？

1. 增加源极/射极电阻：能提升共模输入阻抗，但可能降低增益。

2. 采用恒流源偏置：改善共模抑制，提高CMRR。

3. 优化电阻匹配：确保两侧电阻一致，减少共模信号影响。

4. 使用高增益放大器：有助于减少共模噪声干扰。

五、设计与应用中的注意事项

在实际设计和测量过程中，还需要注意：

- 温度变化会影响阻抗，应考虑温度补偿。

- 外部干扰可能降低共模抑制能力，需要屏蔽与滤波措施。

- 电源稳定性影响共模信号，需使用稳压电源。

结论

共模输入阻抗是影响差分放大电路共模抑制性能的重要参数，其计算涉及电路拓扑、元件参数和反馈网络。通过合理设计和优化，可以提高共模输入阻抗，从而增强电路的抗干扰能力，提高信号质量。