詳解差模電壓和（hé）共（gòng）模電壓

差模電壓與共模電壓

我們需要的是（shì）整個有意義的“輸入信號”，要把兩個輸入端看作（zuò）“整體”。就像平麵坐標需要用 x,y 兩個數表示，而到了高中或（huò）大（dà）學就隻要用一個“數”v，但這個 v 是由 x,y 兩個數構成的“向量”……

而共模、差模正（zhèng）是“輸入（rù）信號”整（zhěng）體的屬性，差分輸（shū）入可（kě）以表（biǎo）示為

vi = (vi+, vi-)也可以表示為 vi = (vic, vid)

c表示共模，d 表示差模。兩（liǎng）種描述是*等價的。隻不過換了一個認識角度，就像幾（jǐ）何學裏的（de）坐標變（biàn）換（huàn），同一個點在不同坐標係中的坐標值不同（tóng），但始終（zhōng）是同一個點。運（yùn）放的共模輸入範圍：器件（運放、儀放……）保持（chí）正常放大功能（保持一定（dìng）共（gòng）模（mó）抑製（zhì）比 CMRR）條件下允許（xǔ）的共模信號的範圍。顯然（rán），不（bú）存在“某一端（duān）”上的共模電壓的問題。但“某一端”也（yě）一樣存（cún）在輸入電壓範圍問題。而且這個範圍等於共模輸入電壓（yā）範圍。道理很簡（jiǎn）單：運放正常工作時兩輸入端是虛短的，單（dān）端（duān）輸入電壓（yā）範圍與（yǔ）共模輸（shū）入電壓範圍幾乎是一回事（shì）。

對其它放大器，共模輸入電壓（yā）跟單端輸入電壓範圍就有區別了。例如（rú）對於儀放，差分輸入（rù）不是（shì） 0，實際工作時的共模輸入電壓範圍就要（yào）小（xiǎo）於單端輸入電壓範圍了。

可以通俗的理解為：

兩隻（zhī）船（chuán）靜止在水麵上，分別站（zhàn）著兩個人，A 和B。 A 和B 相互（hù）拉著手（shǒu）。當船上下波動時，A 才能（néng）感覺到（dào）B 變化的拉力。這兩個船之間的高度差就是差模信號。當水位上升或（huò）者下降時，A 並不能（néng）感覺到這個拉力。 這兩（liǎng）個船離水底的高度就是共模信號。於是，我們說（shuō）A 和B 隻對差模信號響應，而對（duì）共模信號不響應。當然，也有一定（dìng）的共*圍了，太（tài）低會沉到（dào）水底，這樣船都（dōu）無法再波（bō）動了。太高，會使會水溢出而形成水流導致船沒法在水麵上停留理論上，A 和B 應該（gāi）隻是對差模有響應但實際上，由於船上（shàng）下顛簸，A 和B 都暈了，明明隻有共模，卻產生了（le）幻覺：似乎對方相對自己在動。這就說明，A 和B 內力較弱，共模抑製比不行啊。當然,差模電壓（yā）也不可以太大，否則會（huì）導致把A 和B 拉開。主要（yào）是 “共（gòng）模是兩輸（shū）入端的算術平均（jun1）值,差模（mó）是直（zhí）接的同相端（duān）與反相端的差值”。

共模電壓應當是（shì）從源端看進來時，加到放大電路輸入端的（de）共同值，差模則是加到放大電路兩個輸入（rù）端的（de）差值。共（gòng）模電壓有直流的，也有交流的。直（zhí）流的稱為直流共模抑製（zhì）（比），交流的稱為（wéi）交流共模抑製（比），統稱共模抑製（zhì）（比）。一般的（de）放大器特（tè）別是儀表放（fàng）大器，有較好的直流共模抑製，但對交流共模抑製，頻率一高往往就不行了----急劇下降（jiàng），即頻率響應不行。一般的信號均有源阻抗，此阻抗（kàng）可以不（bú）同程度破壞電路的對稱性，因此，用差分放（fàng）大器（qì）時要小心它引起的誤（wù）差。參考相關數（shù）據數冊。不（bú）僅僅是在運（yùn）放電路中。隻（zhī）要是電信號傳輸，都可以分為共模和差模差模是兩根信號線之間的， 共模（mó）是信（xìn）號對地的 所以隻要（yào）有信號傳輸就有共模幹（gàn）擾。準確說是：一根線共模和差模疊加在一起，無法區分，隻有雙線傳（chuán）輸才能區分共模和差（chà）模。先看共模和差模的由來，也就是（shì）這種區分的價值

1. 傳導幹擾下：

假設係統的公共參考點（“地”）受幹擾，電位發生了波（bō）動。其實電位（wèi）這個概念嚴格說隻有相對（duì）意義，一個孤立點不存在什麽“電位”，所（suǒ）以波動一定要相對另一（yī）個參考（kǎo）點的，例如：大地，或與你的板子或整機相連的那個設備的參考點。這時，兩個設備間的兩根（gēn）信號線上（shàng）的幹擾是近似相同（tóng）的。

2. 空間耦合幹擾下：

電磁波具有一定的空間連續（xù）性，在很小的空間內，可以認為電磁波是均勻的，如果兩根線靠（kào）得很近，兩根（gēn）線所受幹（gàn）擾也是近似相同的。

按一（yī）般說法（fǎ），任意一根信號線相對地線所受幹擾（rǎo），就是共模幹擾（rǎo）。但隻（zhī）有雙線傳輸時，共模和差模的區分才有價值。而且（qiě），一根線可以有（yǒu）“共模”，但沒有差模。當然，概念也是人為定的。要麽按*說法（事實標準），要麽按定（dìng）義，比如，IEEE 標準。

下麵我（wǒ）們再來舉個例子來看看：

差分運放 一端（duān）加3 v 一（yī）端（duān） 2v

相當於一端加vd=0.5，vc=2.5

一端加（jiā）: vd=-0.5，vc=2.5

任何一（yī）種信號,都（dōu）是共模與差模的複合，但是是什麽決定了哪些是共模哪些是差模,就是（shì）看參考的信號了（le）。單純的（de）講一（yī）根線是沒有意義的，參考地其實隻不過是以地（dì）為0 信號。如果一端是VI，那麽地（dì）端相當於共模信號為VI/2，差模信號為-VI/2，綜合（hé）起來就為0 了而任意參考位為V2 的話，VI 裏麵的共（gòng）模量應為(V1+V2)/2，差模量為(V1-V2)/2另一端相當於共模（mó）量(V1+V2)/2，差模量為-(V1-V2)/2，差模與共模隻有相（xiàng）比較才有意義。

簡單理解：你選擇了一個地之後，兩根線的相對高度（dù）就是差模。而兩根線的（de）高度的平均值就是共模，當兩根線的距離縮小到0，變成一根線時，就隻有一個高度了，因此它的值就是共（gòng）模。

此外，這裏有一（yī）些在公開發（fā）表的學術期刊上的定義，都是各個作者的理解，供參考：

1. 共模幹擾是指幹擾電壓出現在儀表輸人端的一端(正端（duān）或負端)對地（dì）之間的交流信號,它可用晶體管電壓表跨接（jiē）於儀表輸（shū）人端的一端(正端或（huò）負端)與（yǔ）地之間測量,一般對地幹擾大多在幾伏到幾十伏的範圍內

2.共模幹擾（rǎo）是指電路中兩個被測量點（diǎn）電（diàn）位相對大地同時（shí）發生同方向交化而產生的幹擾,而差模jf 擾（rǎo）則（zé）是（shì）電路中兩（liǎng）個被測量點的電位差發生相（xiàng）對（duì）變化而產生的幹擾

3. 共（gòng）模幹擾是指（zhǐ）模數轉換器（qì）兩個輸入端上共有的（de）幹擾電壓,它（tā）可能是直流或交流電壓（yā）,電壓幅（fú）值可根據應用現場的環境達（dá）幾（jǐ）伏甚至更高.共模幹擾又（yòu）稱共態幹擾,常（cháng）用共模抑製比(CMRR)表示輸（shū）入電路對共（gòng）模（mó）幹擾的抑製（zhì）能力

4. 共模幹擾是指由電源的相（xiàng）線與地線所構成回路中的幹擾（rǎo）.差模幹擾是指電源（yuán）的相線和相（xiàng）線所構成的回路（lù）中的幹擾.傳導幹擾主（zhǔ）要是由電路中高速切（qiē）換的電壓、電流與雜（zá）散寄生參數之間相互作用而（ér）產生的高頻震蕩所引起（qǐ）

5. 實際上傳導幹擾又有共模和差模（mó）之分,所謂共模（mó）幹擾是指（zhǐ）地（dì）線與相線幹擾信號,線（xiàn）間的相位相同（tóng）、電位相等,而差模（mó）幹擾是相線間幹擾信號相位差180(電位相等)

6. 共模（mó）幹擾是（shì）指在保護裝置所有電路或電路的某一點與地(或外殼)之間形成的幹擾(電位),如圖1 中的Vt 所示（shì）.它是保護裝置工作不（bú）正常（cháng）的重要原因（yīn）

7. 共模幹擾”是指幹（gàn）擾大小（xiǎo）和方向一致,其存在（zài）於電源任何一相（xiàng）對大地、或中線對大地間.共模幹擾也稱縱模幹擾、不對稱幹擾或接地幹擾,是載流體與大地之間的（de）幹擾共（gòng）模信號（hào）和差模信（xìn）號是指差動放大器雙端輸入時的輸入信號。

共（gòng）模信號：雙端（duān）輸入時，兩個信號相同。

差模信號：雙（shuāng）端輸入時，兩個信號的相位相差180 度。

任何兩個信號都可以（yǐ）分解為共模信號和（hé）差模信號。

設兩路的輸入信號分別為： A,B.

m,n 分別為輸入（rù）信號（hào）A，B 的共模信號成分和差模信號成分。

輸入信號A，B 可（kě）分別表示為：A=m+n；B=m-n

則輸入信號A,B 可以看成一個共（gòng）模信號 m 和（hé）差模信號 n 的合成。

其中m=(A+B)/2；n=(A-B)/2。

差動放大器將兩個信號（hào）作差，作為輸出信號。則輸出的（de）信（xìn）號為A-B，與原先兩個信號中的共模（mó）信號和差模（mó）信號比較，可以發現（xiàn）：

共模信號m=(A+B)/2 不見了，而差模（mó）信號n=(A-B)/2 得到兩倍的放大。

這就是差模放大器的工作原理。

差分信號一般是前級輸入的，或者一（yī）段（duàn）接共（gòng）模信號，一端接輸入信號。前麵，可以用單端轉雙端啊。

對（duì）於差分放大，首先要建立（lì）正確的靜態工（gōng）作點，也就是共模信號，譬如vcc 為1.8v 的時候，輸入的（de）共模（mó）信號一般是0.9v，放大（dà）的差分信號是在0.9v 上下擺動的信號~