共模干扰与差模干扰

共模干扰与差模干扰共模干扰：一般指在两根信号线上产生的幅度相等，相位相同的噪声。

差模干扰：则是幅度相等，相位相反的的噪声。

常用的差分线对共模干扰的抗干扰能力就非常强。

干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。

其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。

共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。

共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压迭加所形成。

共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的配电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V以上。

共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。

差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。

差模干扰在两根信号线之间传输，属于对称性干扰。

消除差模干扰的方法是在电路中增加一个偏值电阻,并采用双绞线；共模干扰是在信号线与地之间传输，属于非对称性干扰。

消除共模干扰的方法包括：（1）采用屏蔽双绞线并有效接地（2）强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽（3）布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线（4）采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV)在一般情况下，差模信号就是两个信号之差，共模信号是两个信号的算术平均值。

共模抑制比：差模信号电压增益与共模信号电压增益的比值，说明差分放大电路对攻模信号的抑制能力，因此共模抑制比越大越好，说明电路的性能优良传输线的共模状态：当两条耦合传输线上驱动信号的幅度与相位都相同时，称为共模传输模式。

此时，传输线的等效电容将随着互容的减少而减少，同时等效电感却因为互感的增加而增加。

传输线的差模状态：当两根耦合的传输线相互之间的驱动信号幅值相同但相位相差180 度的时候，就是一个差模传输的模型。

此情况下，传输线的等效电容因为互容的加倍而增加，但是等效电感因为互感的减小而变小。

任何电源线上传导干扰信号，均可用差模和共模干扰信号来表示。

差模干扰在两导线之间传输，属于对称性干扰；共模干扰在导线与地(机壳)之间传输，属于非对称性干扰。

在一般情况下，差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小，共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。

因此，欲削弱传导干扰，把EMI信号控制在有关EMC标准规定的极限电平以下。

除抑制干扰源以外，最有效的方法就是在开关电源输入和输出电路中加装EMI滤波器。

开关电源的工作频率约为10～100 kHz。

EMC很多标准规定的传导干扰电平的极限值都是从10 kHz算起。

对开关电源产生的高频段EMI信号，只要选择相应的去耦电路或网络结构较为简单的EMI滤波器，就不难满足符合EMC标准的滤波效果。

差模传导噪音是电子设备内部噪音电压产生的与信号电流或电源电流相同路径的噪音电流。

减小这种噪音的方法是在信号线和电源线上串联差模扼流圈、并联电容或用电容和电感组成低通滤波器，来减小高频的噪音。

噪音产生的电场强度与电缆到观测点的距离成反比，与频率的平方成正比，与电流和电流环路的面积成正比。

因此，减小这种辐射的方法是在信号输入端加LC低通滤波器阻止噪音电流流进电缆；使用屏蔽电缆或扁平电缆，在相邻的导线中传输回流电流和信号电流，使环路面积减小。

共模传导噪音是在设备内噪音电压的驱动下，经过大地与设备之间的寄生电容，在大地与电缆之间流动的噪音电流产生的。

减小共模传导噪音的方法是在信号线或电源线中串联共模扼流圈、在地与导线之间并联电容器、组成LC滤波器进行滤波，滤去共模噪声。

噪音辐射的电场强度与电缆到观测点的距离成反比，与频率和电缆的长度成正比。

共模信号与差模信号辨析差模又称串模,指的是两根线之间的信号差值；而共模噪声又称对地噪声,指的是两根线分别对地的噪声。

对于一对信号线A、B，差模干扰相当于在A与B之间加上一个干扰电压，共模干扰相当于分别在A与地、B与地之间加上一个干扰电压；像平常看到的用双绞线传输差分信号就是为了消除共模噪声，原理很简单，两线拧在一起，受到的共模干扰电压很接近， Ua - Ub依然没什么变化，当然这是理想情况。

比如说，RS422/485总线就是利用差分传输信号的一种具体应用。

实际应用中，温度的变化各种环境噪声的影响都可以视作为共模噪声信号，但如果在传输过程中,两根线的对地噪声哀减的不一样大,使得两根线之间存在了电压差,这时共模噪声就转变成了差模噪声。

差分信号不是一定要相对地来说的，如果一根线是接地的，那他们的差值就是相对地的值了，这就是模拟电路中讲过的差分电路的单端输入情况。

差分放大器，差模输入差模是相对共模来说的。

差分是一种方式。

差模共模信号，差分放大电路举例来说，假如一个ADC有两个模拟输入端，并且AD转换结果取决于这两个输入端电压之差，那么我们说这个ADC是差分输入的，并把这两个模拟输入端合在一起叫做差分输入端。

但是加在差分输入端上的电压并不一定总是大小相等方向相反，甚至很多情况下是同符号的。

(注：即不一定是一正一负)我们把它们的差叫做差模输入，而把它们共有的量（即平均值）叫做共模输入。

差分是一种电路形式的叫法....差模是对信号的定义....(想对来说有共模..)差动=======差分回答：差模信号：大小相等，方向相反的交流信号，共模信号：大小相等。

方向相同。

在差分放大电路中，经常提到共模信号和差模信号，在差分放大电路中共模信号是不会被放大的，可以理解为三极管的温漂引起的电流型号，为了形象化温漂而提出了共模信号，差模信号为输入信号，就是Ui,就是放大的对象。

在差动放大电路中，有两个输入端，当在这两个端子上分别输入大小相等、相位相反的信号，（这是有用的信号）放大器能产生很大的放大倍数，我们把这种信号叫做差模信号，这时的放大倍数叫做差模放大倍数。

如果在两个输入端分别输入大小相等，相位相同的信号，（这实际是上一级由于温度变化而产生的信号，是一种有害的东西），我们把这种信号叫做共模信号，这时的放大倍数叫做共模放大倍数。

由于差动放大电路的构成特点，电路对共模信号有很强的负反馈，所以共模放大倍数很小。

（一般都小于1）计算公式又分为单端输出和双端输出，所以有四个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，有些也称差动信号，用两根完全一样，极性相反的信号传输一路数据，依靠两根信号电平差进行判决。

为了保证两根信号完全一致，在布线时要保持并行，线宽、线间距保持不变。

(注：就是差动电路中用到的信号)对于差分电路，其差分信号的基准电平就是共模电压，基准电压之外的大小相等，方向相反的信号堪称差模信号，比如lvds基准电平为1.2V，差分幅度输出为350mV～400mV，输入阈值为100mV （的理解）理解共模信号是怎样产生和怎样抑制的，必须先理解一般电缆结构中遮罩和接地之间的互感作用。

以下详细说明了共模信号的特点，回顾了一般电缆的结构特点的相关知识，把遮罩和非遮罩电缆进行了对比，说明了在实际应用中典型的接地方式。

讨论了共模信号是怎样产生和怎样抑制的。

主要集中讨论RS485/RS-422电缆和信号，这些内容同时适用於电话、音频、视频和电脑网络信号。

1、共模信号的定义以局部共通端或者接地为参考，共模信号就在双线电缆的两根线上出现，幅度和相位都相同。

很明显，当双线中的一根接到地时共模信号就不会出现。

技术上共模电压是平衡电路各导体对地电压的向量和的一半，这种信号可由下面一个或者多个因素引起∶(a)射频信号同时耦合到双线上。

(b)驱动电路中信号公共地端的偏置产生。

(c)发射和接收端之间存在地电位差。

後面我们会更详细介绍。

然而在进行更详细的介绍之前有必要先了解不同的电缆结构、信号地的一般情况和遮罩地的实际知识。

2、一般数据发送系统数据发送系统的主要目的就是把数据从一个地方发送到另外一个地方，不管是在一个机箱内或者在一定范围内，在一定范围内的机箱和机箱之间，特定区域或者建筑内的特定区域之间或者是建筑物之间。

图1举例说明了由不同电源电路供电的建筑物内的RS-485信号发射情形。

图1、这个普通的系统在两个高度独立的建筑物之间发送数据，可以看出在单相供电系统接地点之间产生的地电流。

这种情况也同时发生在3相、Y形连接系统中。

把一个电力用户的中线连接到电力接入点埋在地下的接地棒，从而得到电力线中线作为安全地。

用裸线或者绿色绝缘线把安全地引到所有的电出口安装设备。

工业底盘一般在底盘的电源输入点接到安全地，这样整个底盘就是安全地。

电路共地经常是以一点或者多点连接到底盘，但是最好每个底盘配备一个单独的接地点。

在某些情况下，电路共地可能会跟底盘和机箱地绝缘。

漏电电流从机器绕组通过安全地流到机箱，或者更加常见的情况，在电力分配系统中，因为交流初级或者次级中线电流，漏电电流在地和大地之间流动，从而在中线和底盘和机箱地之间产生电位差。

地电位差可在几伏到几十伏之间变化。

在单相或者三相Y形连接系统中，地电位差最高，因为在这两种电路中大地流动的中线电流有可能达到主电路流动的总的中线电流的10～70％。

从地点到地点测定的电压峰值一般在0.2V到5V之间，在高度隔离的地之间会高达65V，不过这种情况很罕见。

3、电缆和噪声由於电容对附近电场（E）的耦合、电感对局部磁场的耦合（M）、空间射频信号的电磁耦合(EM)和有意或者无意的电路通道传导（C），就会出现噪声信号。

耦合信号以与单根线或者多根线串联的附加信号出现（如图2）。

表2按类别列出了电缆中潜在的噪声源。

双绞线同时截取耦合信号，因此附加信号仅以共模信号的形式出现。

如果各根线连到本地共地端的阻抗是相同的话，我们认为这样的传输线是平衡的。