详解差模电压和共模电压-简单易懂
差模电压放大倍数和共模电压放大倍数
CMRR
20Log
Ad Ac
dB
❖ 差动放大器的输入信号可采用直流信号也可采用交
流信号。本实验由函数信号发生器提供频率f＝
1KHZ的正弦信号作为输入信号。
三、实验内容
❖ 1 联接具有恒流源的差动放大电路。 ➢ 调节及测量静态工作点； ➢ 测量差模电压放大倍数； ➢ 测量共模电压放大倍数。
Ｔｈａｎｋ ｙｏｕ！
IC3
差模电压放大倍数和共模电压放大倍数
双端输出:RE＝∞， RP在中心位置时
Ad
△UO △Ui
R
B
rbe
βRC
1(1 2
β)RP
单端输出
A d1
△U C1 △U i
1 2
Ad
Ad2
△U C2 △U i
1 2
Ad
v 当输入共模信号时，若为单端输出，则有
A C1
AC2
△UC1 △Ui
RB
βRC rbe (1β)(12 RP
一、实验目的
➢ 1、加深对差动放大器性能及特点的理解 ➢ 2、学习差动放大器主要性能指标的测试方法
二、实验原理
静态工作点的估算: 典型电路
IE
UEE UBE R
恒流源电路
UB
IC3
IE3
UB UBE R E3
UB
R1
R2 R
2
(UCC
U EE
)
IC1
IC2
1 2
2RE
)
RC 2RE
v 若为双端输出，在理想情况下
AC
△U O △U i
0
v 实际上由于元件不可能完全对称，因此AC也不会 绝对等于零。
❖ 3、 共模抑制比CMRR
共模_差模详解
EMC（electromagnetic compatibility）作为产品的一个特性，译为电磁兼容性；如果作为一门学科，则译为电磁兼容。
它包括两个概念：EMI和EMS。
EMI (electromagnetic interference) 电磁干扰，指自身干扰其它电器产品的电磁干扰量。
EMS (electromagnetic susceptibility) 电磁敏感性，也有称为电磁抗扰度，是指能忍受其它电器产品的电磁干扰的程度。
因此，电磁兼容性EMC一方面要滤除从电源线上引入的外部电磁干扰(辐射+传导)，另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。
EMC滤波器主要是用来滤除传导干扰，抑制和衰减外界所产生的噪声信号干扰和影响受到保护的设备，同时抑制和衰减设备对外界产生干扰。
而辐射干扰主要通过屏蔽的手段加以滤除。
从滤波器的功能来看，它的作用是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分无用频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。
而我们常见的低通滤波器功能是允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰噪声。
电源噪声干扰在日常生活中很常见。
比如你正在使用电脑的时候，当手机信号出现时，电脑音响会有杂音。
比如电话或手机通话时有嗞嗞的杂声。
又比如使用电吹风烫头发时，电视机不但会产生噪音，而且屏幕会出现很大的雪花般的条纹。
这都是一些常见的噪声信号干扰，但实际上有些干扰日常看不到，一但受到影响就有可能措手不及，甚至找不到根源。
这些噪声信号如果出现在自动化仪器，医疗仪器有可能带来极大的损失甚至生命安全。
比如，会造成自动化仪器误动作，造成医疗仪器失控等等。
我们常说的噪声干扰,是指对有用信号以外的一切电子信号的一个总称，也可以理解为电磁干扰。
最初，人们把造成收音机之音响设备所发出噪声的那些电子信号，称为噪声。
但是，一些非有用电子信号对电子电路造成的后果并非都和声音有关，因此，后来人们逐步扩大了噪声概念。
共模信号和差模信号
差模信号差模信号定义：两个大小相等、极性相反的一对信号称为差模信号。
差模输入差动放大电路输入差模信号（uil =-ui2）时，称为差模输入。
差模输入使两管的集电极电流一增一减，相应两管的集电极电位也一增一减，于是有输出电流出现。
差模信号分量是VDIFF差模信号波形差模信号基本信息纯差模信号是：V1=－V2大小相等，相位差是180°VDIFF=V1－V2因为V1和V2对地是对称的，所以地线上没有电流流过。
所有的差模电流（IDIFF）全流过负载。
在以电缆传输信号时，差模信号是作为携带信息“想要”的信号。
局域网（LAN）和通信中应用的无线收发机的结构中安装的都是差模器件。
两个电压（V1＋V2）瞬时值之和总是等共模信号共模信号两个大小相等、极性相同的一对信号称为共模信号。
共模输入差动放大电路输入共模信号（uil =ui2）时，称为共模输入。
共模信号分量是VCOM共模信号波形共模信号的基本信息V1=V2=VCOM大小相等，相位差为0°V3=0因为在负载两端没有电位差，所以没有电流流过负载。
所有的共模电流都通过电缆和地之间的寄生电容流向地线。
在以电缆传输信号时，因为共模信号不携带信息，所以它是“不想要”的信号。
共模抑制比•定义：输入端口短路线中点对地加电压和输入端口两点之间电压的比。
•共模抑制比用作描述信号接收器输入端口对地平衡度的一个参数。
•CMRR=| Aud/Auc| 其中Aud为差模信号放大倍数，Auc为共模信号放大倍数。
•差模信号电压放大倍数Aud越大，共模信号电压放大倍数Auc越小，则CMRR越大。
此时差分放大电路抑制共模信号的能力越强，放大器的性能越好。
当差动放大电路完全对称时，共模信号电压放大倍数Auc=0，则共模抑制比CCMR→∞，这是理想情况，实际上电路完全对称是不存在的，共模抑制比也不可能趋于无穷大。
差分放大电路对共模电压和差模电压
差分放大电路对共模电压和差模电压下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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差模与共模
1 简介 2 形态 3 用途
目录
1 简介编辑
差模信号又称为常模、串模、线间感应和对称信号等，在两线电缆传输回路，每一线对 地电压用符号 V1 和 V2 来表示。差模信号分量是 VDIFF。纯差模信号是：V1=－V2；其大 小相等，相位差 180°；VDIFF=V1－V2，因为 V1 和 V2 对地是对称的，所以地线上没有电 流流过。所有的差模电流（IDIFF）全流过负载。差模干扰侵入往返两条信号线，方向与信 号电流方向一致，其一种是由信号源产生，另一种是传输过程中由电磁感应产生，它和信号 串在一起且同相位，这种干扰一般比较难以抑制。
共模电流 ICOM 在两根导线上以相同方向流动,并经过寄生电容 Cp 到地返回。在这种 情况下,电流产生大小相等极性相同的磁场,它们的输出不能相互抵消。如图 6 所示,共模电流 在对绞线的表面产生一个电磁场,它的作用正如天线一样。
在无屏蔽对绞线中,共模信号产生射频干扰。
3、电缆线上产生的共模、差模噪音及其 EMC
1、对绞线中的差模信号
对纯差模信号而言,它在每一根导线上的电流是以相反方向在一对导线上传送。如果这 一对导线是均匀的缠绕,这些相反的电流就会产生大小相等,反向极化的磁场,使它的输出互 相抵消。在无屏蔽对绞线系统中的差模信号如图 5 所示。
在无屏蔽对绞线中,不含噪音的差模信号不产生射频干扰。
2、对绞线中的共模信号
差模信号：就是这两个信号各自拥有的那部分：对于 v1，（v1-v2）/2；
对于 v2，-（v1-v2）/2；
所以 v1、v2 分别表示为共模信号和差模信号之和。
注：因为差模信号是相位相反的，所以（V1+V2）能将差模信号抵消掉，剩下的是共模 信号的两倍，因此共模信号 Vcom=（V1+V2）/2。每一个信号是共模信号与差模信号的和， 所以对 V1 而言差模信号为 V1-（V1+V2）/2 = (v1-v2)/2; 对 V2 而言差模信号为 V2-（v1+v2） /2 = -（v1-v2）/2。
共模和差模信号的定义及产生机理
共模和差模信号的定义及产生机理、电缆、绞线、变压器和扼流圈电磁干扰产生及其的抑制1 引言了解共模和差模信号之间的差别,对正确理解脉冲磁路和工作模块之间的关系是至关重要的。
变压器、For personal use only in study and research; not for commercial use共模扼流圈和自耦变压器的端接法,对在局域网（LAN）和通信接口电路中减小共模干扰起关键作用。
共模噪音在用无屏蔽对绞电缆线的通信系统中,是引起射频干扰的主要因素,所以了解共模噪音将有利于更好地了解我们关心的磁性界面的电磁兼容论点。
本文的主要目的是阐述差模和共模信号的关键特性和共模扼流圈、自耦变压器端接法主要用途,以及为什么共模信号在无屏蔽对绞电缆线上会引起噪音发射。
在介绍这些信号特点的同时,还介绍了抑制一般噪音常用的方法。
2 差模和共模信号For personal use only in study and research; not for commercial use我们研究简单的两线电缆,在它的终端接有负载阻抗。
每一线对地的电压用符号V1和V2来表示。
差模信号分量是VDIFF,共模信号分量是VCOM,电缆和地之间存在的寄生电容是Cp。
其电路如图1所示,其波形如图2所示。
2．1 差模信号For personal use only in study and research; not for commercial use纯差模信号是：V1=－V2 （1）大小相等,相位差是180°VDIFF=V1－V2 （2）因为V1和V2对地是对称的,所以地线上没有电流流过。
所有的差模电流（IDIFF）全流过负载。
在以电缆传输信号时,差模信号是作为携带信息“想要”的信号。
局域网（LAN）和通信中应用的无线收发机的结构中安装的都是差模器件。
两个电压（V1＋V2）瞬时值之和总是等于零。
2．2 共模信号纯共模信号是：V1=V2=VCOM （3）大小相等,相位差为0°V3=0 （4）共模信号的电路如图3所示,其波形如图4所示。
什么是共模干扰和差模干扰
什么是共模干扰和差模干扰电压电流的变化通过导线传输时有二种形态，我们将此称做”共模”和”差模”。
设备的电源线，电话等的通信线，与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路，至少有两根导线，这两根导线作为往返线路输送电力或信号。
但在这两根导线之外通常还有第三导体，这就是”地线”。
干扰电压和电流分为两种:一种是两根导线分别做为往返线路传输;另一种是两根导线做去路，地线做返回路传输。
前者叫”差模”，后者叫”共模”。
对差分放大器，两路输入的干扰信号，如果是大小不相等，或方向不相同，即为差模干扰信号。
通常我们使用的电器是两线的，一根火线(L)，一根零线(N)，零线认为是三相电的中线，同时还有一根接地线叫做地线，。
零线与火线之间的干扰叫做差模干扰，火线与地线之间的干扰叫做共模干扰。
地与零线之间认为是没有电压的，或者可以认为是零线没有电压，不能驱动电器，因此认为零线与地线之间没有干扰。
什么是共模残压共模电压(common mode voltage):在每一导体和所规定的参照点之间(往往是大地或机架)出现的相量电压的平均值。
或者说同时加在电压表两测量端和规定公共端之间的那部分输入电压。
差模电压(symmetrical voltage)：一组规定的带电导体中任意两根之间的电压。
使差模电压又称对称电压。
在规定波形，标称放电电流冲击氧化锌阀片，阀片两端测到的电压峰值，称为残压。
残压与压敏电压的比值，残压比。
雷击，闪电会在输入/输出电源线上产生瞬间高压，大电流，影响用户设备稳定运行，严重时会造成设备损坏。
避雷器按接法分可分为共模接法和差模接法两种：避雷器接在相线之间或相线与零线之间称为差模接法，即所谓横向保护。
避雷器接在相线与地线之间或零线与地线之间称为共模接法，即所谓纵向保护。
共模信号是作用在差分放大器或仪表放大器同相、反相输入端的相同信号。
例如，平衡线对中引入到两个平衡端的噪声电压。
另外一个例子是加在平衡线上的直流电压(例如：由于信号源与接收器之间的地电位差而产生的直流电平)。
详解差模电压和共模电压-简单易懂
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”。
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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3 v 一端 2v
相当于一端加vd=0.5，vc=2.5
一端加: vd=-0.5，vc=2.5
任何一种信号,都是共模与差模的复合，但是是什么决定了哪些是共模哪些是差模,就是看参考的信号了。
单纯的讲一根线是没有意义的，参考地其实只不过是以地为0信号。
如果一端是VI，那么地端相当于共模信号为VI/2，差模信号为-VI/2，综合起来就为0了
而任意参考位为V2的话，VI里面的共模量应为(V1+V2)/2，差模量为(V1-V2)/2
另一端相当于共模量(V1+V2)/2，差模量为-(V1-V2)/2，差模与共模只有相比较才有意义。
简单理解：你选择了一个地之后，两根线的相对高度就是差模。
而两根线的绝对高度的平均值就是共模，当两根线的距离缩小到0，变成一根线时，就只有一个高度了，因此它的绝对值就是共模。
此外，这里有一些在公开发表的学术期刊上的定义，都是各个作者的理解，供参考：
1. 共模干扰是指干扰电压出现在仪表输人端的一端(正端或负端)对地之间的交流信号,它可用晶体管电压表跨接于仪表输人端的一端(正端或负端)与地之间测量,一般对地干扰大多在几伏到几十伏的范围内
2. 共模干扰是指电路中两个被测量点电位相对大地同时发生同方向交化而产生的干扰,而差模jf扰则是电路中两个被测量点的电位差发生相对变化而产生的干扰
3. 共模干扰是指模数转换器两个输入端上共有的干扰电压,它可能是直流或交流电压,电压幅值可根据应用现场的环境达几伏甚至更高.共模干扰又称共态干扰,常用共模抑制比(CMRR)表示输入电路对共模干扰的抑制能力
4. 共模干扰是指由电源的相线与地线所构成回路中的干扰.差模干扰是指电源的相线和相线所构成的回路中的干扰.传导干扰主要是由电路中高速切换的电压、电流与杂散寄生参数之间相互作用而产生的高频震荡所引起
5. 实际上传导干扰又有共模和差模之分,所谓共模干扰是指地线与相线干扰信号,线间的相位相同、电位相等,而差模干
扰是相线间干扰信号相位差180(电位相等)
6. 共模干扰是指在保护装置所有电路或电路
的某一点与地(或外壳)之间形成的干扰(电位),如图1中的Vt所示.它是保护装置工作不正常的重要原因
7. 共模干扰”是指干扰大小和方向一致,其存在于电源任何一相对大地、或中线对大地间.共模干扰也称纵模干扰、不对称干扰或接地干扰,是载流体与大地之间的干扰
共模信号和差模信号是指差动放大器双端输入时的输入信号。
共模信号：双端输入时，两个信号相同。
差模信号：双端输入时，两个信号的相位相差180度。
任何两个信号都可以分解为共模信号和差模信号。
设两路的输入信号分别为：A,B.
m,n分别为输入信号A，B的共模信号成分和差模信号成分。
输入信号A，B可分别表示为：A=m+n；B=m-n
则输入信号A,B可以看成一个共模信号m 和差模信号n 的合成。
其中m=(A+B)/2；n=(A-B)/2。
差动放大器将两个信号作差，作为输出信号。
则输出的信号为A-B，与原先两个信号中的共模信号和差模信号比较，可以发现：
共模信号m=(A+B)/2不见了，而差模信号n=(A-B)/2得到两倍的放大。
这就是差模放大器的工作原理。
差分信号一般是前级输入的，或者一段接共模信号，一端接输入信号。
最最前面，可以用单端转双端啊。
对于差分放大，首先要建立正确的静态工作点，也就是共模信号，譬如vcc为1.8v的时候，输入的共模信号一般是0.9v，放大的差分信号是在0.9v上下摆动的信号~。