差模信號、共模信號、共模抑制比

1、 差模信號、共模信號、共模抑制比一、差模信號與共模信號差模又稱串模,指的是兩根線之間的信號差值（有用信號）；共模噪聲又稱對地噪聲,指的是兩根線分別對地的噪聲（有害信號）。對于一對信號線A、B，差模干擾相當(dāng)于在A與B之間加上一個干擾電壓，共模干擾相當(dāng)于分別在A與地、B與地之間加上一個干擾電壓；像平常看到的用雙絞線傳輸差分信號就是為了消除共模噪聲，原理很簡單，兩線擰在一起，受到的共模干擾電壓很接近， Ua - Ub依然沒什么變化，當(dāng)然這是理想情況。比如，RS422/485總線就是利用差分傳輸信號的一種具體應(yīng)用。實際應(yīng)用中，溫度的變化各種環(huán)境噪聲的影響都可以視作為共模噪聲信號，但如果在傳輸過程中,兩

2、根線的對地噪聲哀減的不一樣大,使得兩根線之間存在了電壓差,這時共模噪聲就轉(zhuǎn)變成了差模噪聲。差分信號不是一定要相對地來說的，如果一根線是接地的，那他們的差值就是相對地的值了，這就是模擬電路中講過的差分電路的單端輸入情況。差分放大器，差模輸入，差模是相對共模來說的。差分是一種方式。差模、共模信號，差分放大電路（差分是一種電路形式的叫法。差模是對信號的定義）差動=差分舉例來說，假如一個ADC有兩個模擬輸入端，并且AD轉(zhuǎn)換結(jié)果取決于這兩個輸入端電壓之差，那么我們說這個ADC是差分輸入的，并把這兩個模擬輸入端合在一起叫做差分輸入端。但是加在差分輸入端上的電壓并不一定總是大小相等方向相反，甚至很多情況下是

3、同符號的。(注：即不一定是一正一負(fù))我們把它們的差叫做差模輸入，而把它們共有的量（即平均值）叫做共模輸入。差模信號：大小相等，方向相反的交流信號；共模信號：大小相等，方向相同。在差分放大電路中，經(jīng)常提到共模信號和差模信號，在差分放大電路中共模信號是不會被放大的，可以理解為三極管的溫漂引起的電流型號，為了形象化溫漂而提出了共模信號，差模信號為輸入信號，就是Ui,就是放大的對象。在差動放大電路中，有兩個輸入端，當(dāng)在這兩個端子上分別輸入大小相等、相位相反的信號（這是有用的信號），放大器能產(chǎn)生很大的放大倍數(shù)，我們把這種信號叫做差模信號，這時的放大倍數(shù)叫做差模放大倍數(shù)。如果在兩個輸入端分別輸入大小相等，

4、相位相同的信號（這實際是上一級由于溫度變化而產(chǎn)生的信號，是一種有害的東西），我們把這種信號叫做共模信號，這時的放大倍數(shù)叫做共模放大倍數(shù)。由于差動放大電路的構(gòu)成特點，電路對共模信號有很強的負(fù)反饋，所以共模放大倍數(shù)很?。ㄒ话愣夹∮?）。計算公式又分為單端輸出和雙端輸出，所以有四個共模信號和差模信號是指差動放大器雙端輸入時的輸入信號。共模信號：雙端輸入時，兩個信號方位相同。差模信號：雙端輸入時，兩個信號的相位相差180度（即方向相反）。任何兩個信號都可以分解為共模信號和差模信號。設(shè)兩路的輸入信號分別為： A,B.m,n分別為輸入信號A，B的共模信號成分和差模信號成分。輸入信號A，B可分別表示為：A=

5、m+n；B=m-n則輸入信號A,B可以看成一個共模信號 m 和差模信號 n 的合成，其中m=(A+B)/2；n=(A-B)/2。差動放大器將兩個信號作差，作為輸出信號。則輸出的信號為A-B，與原先兩個信號中的共模信號和差模信號比較，可以發(fā)現(xiàn)：共模信號m=(A+B)/2不見了，而差模信號n=(A-B)/2得到兩倍的放大。這就是差模放大器的工作原理。二、 共模抑制比1 定義共模抑制比：Common Mode Rejection Ratio（簡寫CMRR）用來說明差動放大電路抑制共模信號（噪聲）的能力。因此，CMRR越大越好。定義表達式為：共模抑制比=Aud/ Auc 式中：Aud為放大器對差模信號

6、的電壓放大倍數(shù)；Auc為對共模信號的電壓放大倍數(shù)。從式中可以看出，差模信號電壓放大倍數(shù)Aud越大，共模信號電壓放大倍數(shù)Auc越小，則CMRR越大。此時差分放大電路抑制共模信號的能力越強，放大器的性能越好。當(dāng)差動放大電路完全對稱時，共模信號電壓放大倍數(shù)Auc=0，則共模抑制比CCMR，這是理想情況（即完全對稱電路），實際上電路完全對稱是不存在的，共模抑制比也不可能趨于無窮大。2 差分放大器影響共模抑制比的因素 電路對稱性電路的對稱性決定了被放大后的信號殘存共模干擾的幅度，電路對稱性越差，其共模抑制比就越小，抑制共模信號（干擾）的能力也就越差。 電路本身的線性工作范圍實際的電路其線性范圍不是無限大的，當(dāng)共模信號超出了電路線性范圍時，即使正常信號也不能被正常放大，更談不上共模抑制能力。實際