共模信号和差模信号理解方法

知识点：差模电压

线路中的噪声电流进入和流出，相同大小的电流以相反方向流动，总和始终为零，这种称之为差模传导。

线路中的噪声电流以相同的方向流动，线路承受着相同的电压，这种称之为共模传导。共模传导经由地线所保持负载的浮动静电容量泄露的电流所导致，然后经过地线回到噪声源（也可能是负载和噪声源之间的直接连接所导致而不经过地线）。

“共模（common-mode）和差模（differential-mode）其实没有严格的定义。只是说共模是相对于公共地而言的信号，而差模则是两个信号的差。”

这是共模差模常见解释，但为什么会有这见鬼的共模差模呢？抑制共模信号又是什么鬼？为什么要抑制它？

（一）

共模、差模

通常，电流是从一根导线流向负载，再经过另一导线流回来，形成环路。负载LOAD两端会形成电压差V1和V2。此时，共模电压 Vcom = （V1 + V2）/ 2。

也可以说差模电压 Vdiff = V1 - V2。

电路还是这个电路，负载LOAD两端电压还是V1和V2，共模和差模只是参考点变了而已。共模指的是两个电压对地的平均值，差模指的仅仅是两电压的差值。

如还不清楚，这里还有一个生动的栗子：

假设两只船静止在水面上，分别站着两个人，A和B。A和B相互拉着手。当船上下波动时，A才能感觉到B变化的拉力。这两个船之间的高度差就是差模信号。

当水位上升或者下降时，A并不能感觉到这个拉力。这两个船离水底的绝对高度的平均值就是共模信号。

 

于是，我们说A和B只对差模信号响应，而对共模信号不响应。当然，也有一定的共模范围了，太低会沉到水底，这样船都无法再波动了。太高，会使水溢出而水无法再往上涨。

这个概念对应运算放大器的一个参数，共模电压输入范围（Vcm，Input Common-Mode Voltage Range）。

（二）

抑制共模信号

为什么要抑制共模信号？

当有干扰信号时，V1、V2同时升高。由于Vcom = （V1 + V2）/ 2，共模Vcom也会提高。这些信号是我们不希望得到的，所以需要抑制Vcom。

在运算放大器中有一个重要的参数为共模信号抑制比（CMRR，Common Mode Rejection Ratio），它表征运放对共模信号的抑制能力。

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