详解差模电压和共模电压-简单易懂详解差模电压和共模电压-简单易懂.pdf

差模电压与共模电压 我们需要的是整个有意义的 “输入信号”，要把两个输入端看作 “整 体”。 就像平面坐标需要用 x,y 两个数表示，而到了高中或大学就只要用一 个 “数”v，但这个 v 是由 x,y 两个数构成的 “向量”…… 而共模、差模正是 “输入信号”整体的属性，差分输入可以表示为 vi = (vi+, vi-) 也可以表示为 vi = (vic, vid) c 表示共模，d 表示差模。两种描述是完全等价的。只不过换了一 个认识角度，就像几何学里的坐标变换，同一个点在不同坐标系中的坐 标值不同，但始终是同一个点。 运放的共模输入范围：器件 （运放、仪放……）保持正常放大功能 （保 持一定共模抑制比 CMRR）条件下允许的共模信号的范围。 显然，不存在 “某一端”上的共模电压的问题。但 “某一端”也一 样存在输入电压范围问题。而且这个范围等于共模输入电压范围。 道理很简单：运放正常工作时两输入端是虚短的，单端输入电压范围 与共模输入电压范围几乎是一回事。 对其它放大器，共模输入电压跟单端输入电压范围就有区别了。例 如对于仪放，差分输入不是 0，实际工作时的共模输入电压范围就要小 于单端输入电压范围了。 可以通俗的理解为： 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，会使会水溢出而形成水流导致船没法在水面上停留 理论上，A 和 B 应该只是对差模有响应 但实际上，由于船上下颠簸，A 和 B 都晕了，明明只有共模，却 产生了幻觉：似乎对方相对自己在动。这就说明，A 和 B 内力较弱，共 模抑制比不行啊。 当然,差模电压也不可以太大，否则会导致把 A 和 B 拉开。 主要是 “共模是两输入端的算术平均值,差模是直接的同相端 与反相端的差值”。 共模电压应当是从源端看进来时，加到放大电路输入端的共同 值，差模则是加到放大电路两个输入端的差值。 共模电压有直流的，也有交流的。直流的称为直流共模抑制 （比），交流的称为交流共模抑制 （比），统称共模抑制 （比）。一般 的放大器特别是仪表放大器，有较好的直流共模抑制，但对交流共模抑 制，频率一高往往就不行了急剧下降，即频率响应不行。 一般的信号均有源阻抗，此阻抗可以不同程度破坏电路的对称性，因此， 用差分放大器时要小心它引起的误差。参考相关数据数册。 不仅仅是在运放电路中。只要是电信号传输，都可以分为共模和 差模 差模是两根信号线之间的， 共模是信号对地 的 所以只要有信号传输就有共模干扰。准确说是：一根线共模和差 模叠加在一起，无法区分，只有双线传输才能区分共模和差模。先看共 模和差模的由来，也就是这种区分的价值 1. 传导干扰下： 假设系统的公共参考点 （“地”）受干扰，电位发 生了波动。其实电位这个概念严格说只有相对意义，一个孤立点不存在 什么 “电位”，所以波动一定要相对另一个参考点的，例如：大地，或 与你的板子或整机相连的那个设备的参考点。这时，两个设备间的两根 信号线上的干扰是近似相同的。 2. 空间耦合干扰下： 电磁波具有一定的空间连续性，在很小的空间内，可以 认为电磁波是均匀的，如果两根线靠得很近，两根线所受干扰也是近似 相同的。 按一般说法，任意一根信号线相对地线所受干扰，就是 共模干扰。但只有双线传输时，共模和差模的区分才有价值。而且，一 根线可以有 “共模”，但没有差模。 当然，概念也是人为定的。要么按公认说法 （事实标 准），要么按权威定义，比如，IEEE 标准。 下面我们再来举个例子来看看： 差分运放 一端加