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差模信号和共模信号什麼意思

圖文更新时间:2024-12-15 23:38:30

噪聲傳導有兩種模式，一種為差模傳導，一種為共模傳導。

線路中的噪聲電流進入和流出，相同大小的電流以相反方向流動，總和始終為零，這種稱之為差模傳導。

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線路中的噪聲電流以相同的方向流動，線路承受着相同的電壓，這種稱之為共模傳導。共模傳導經由地線所保持負載的浮動靜電容量洩露的電流所導緻，然後經過地線回到噪聲源（也可能是負載和噪聲源之間的直接連接所導緻而不經過地線）。

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“共模（common-mode）和差模（differential-mode）其實沒有嚴格的定義。隻是說共模是相對于公共地而言的信号，而差模則是兩個信号的差。”

這是共模差模常見解釋，但為什麼會有這見鬼的共模差模呢？抑制共模信号又是什麼鬼？為什麼要抑制它？

#共模、差模

通常，電流是從一根導線流向負載，再經過另一導線流回來，形成環路。負載LOAD兩端會形成電壓差V1和V2。此時，共模電壓 Vcom = （V1 V2）/ 2。

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也可以說差模電壓 Vdiff = V1 - V2。

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電路還是這個電路，負載LOAD兩端電壓還是V1和V2，共模和差模隻是參考點變了而已。共模指的是兩個電壓對地的平均值，差模指的僅僅是兩電壓的差值。

如還不清楚，這裡還有一個生動的栗子：

假設兩隻船靜止在水面上，分别站着兩個人，A和B。A和B相互拉着手。當船上下波動時，A才能感覺到B變化的拉力。這兩個船之間的高度差就是差模信号。

當水位上升或者下降時，A并不能感覺到這個拉力。這兩個船離水底的絕對高度的平均值就是共模信号。

于是，我們說A和B隻對差模信号響應，而對共模信号不響應。當然，也有一定的共模範圍了，太低會沉到水底，這樣船都無法再波動了。太高，會使水溢出而水無法再往上漲。

這個概念對應運算放大器的一個參數，共模電壓輸入範圍（Vcm，Input Common-Mode Voltage Range）。

#抑制共模信号

為什麼要抑制共模信号？

當有幹擾信号時，V1、V2同時升高。由于Vcom = （V1 V2）/ 2，共模Vcom也會提高。這些信号是我們不希望得到的，所以需要抑制Vcom。

在運算放大器中有一個重要的參數為共模信号抑制比（CMRR，Common Mode Rejection Ratio），它表征運放對共模信号的抑制能力。

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