共模和差模信号的物理意义
共模和差模的概念
共模和差模的概念
1、本质不同：
共模噪声又称对地噪声，本质指的是两根线分别对地的噪声。
差模又称串模，本质是两根线之间的信号差值。
2、特点不同：
共模信号的特点是幅度相等，相位相同的信号。
差模信号的特点是幅度相等，相位相反的信号。
3、电流流过的方向、程度不同：
共模信号的干扰信号侵入线路和接地之间，干扰电流在两条线上各流过二分之一，以地为公共回路。
所有的差模电流全流过负载，差模干扰侵入往返两条信号线，方向与信号电流方向一致。
4、电流产生的输出抵消作用不同：
而对绞线中的共模信号的共模电流在两根导线上以相同方向流动,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。
对绞线中的差模信号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。
差分放大电路共模与差模
差分放大电路共模与差模
差分放大电路是一种特殊的放大电路，它具有两个输入端和一个输出端。
差分模式是指将两个输入信号相减得到的差值，而共模模式是指将两个输入信号取平均得到的共同模式信号。
差分放大电路的主要作用是放大差分模式信号并抑制共模信号。
在差分模式下，差分放大电路放大差分输入信号的电压，从而提高信号的增益。
而在共模模式下，差分放大电路对共模信号进行抑制，以减小共模信号对输出信号的干扰。
差分放大电路的共模抑制比（common mode rejection ratio, CMRR）是衡量共模信号抑制能力的指标。
CMRR越高，差分放大电路对共模信号的抑制效果越好。
为了实现共模抑制，差分放大电路通常采用差分对输入结构和差分输出结构。
差分对输入结构可以使得差分输入信号被放大，而共模输入信号被抑制。
差分输出结构可以将放大后的差分信号进行总结，得到一个差分输出信号。
总结来说，差分放大电路通过放大差分模式信号并抑制共模信号，实现对输入信号的放大和抑制，从而提高信号的质量。
差模阻抗和共模阻抗
差模阻抗和共模阻抗一、差模信号和共模信号的概念差模信号是指两个信号之间的差值，即两个信号相减的结果。
在电路中，通常用差分放大器来放大差模信号。
共模信号是指两个信号的平均值，即两个信号相加后除以2的结果。
在电路中，共模信号会对电路产生干扰，因此需要采取措施来抑制共模干扰。
二、差模阻抗和共模阻抗的概念1. 差模阻抗差模阻抗是指差模信号在电路中传输时所遇到的阻力。
它可以用来描述电路对于差分输入信号的响应能力。
通常用单位欧姆（Ω）来表示。
2. 共模阻抗共模阻抗是指共模信号在电路中传输时所遇到的阻力。
它可以用来描述电路对于共模输入信号的响应能力。
通常用单位欧姆（Ω）来表示。
三、差模阻抗和共模阻抗的计算方法1. 差模阻抗计算方法差分放大器的输入端有两个引脚，一个为正极性输入引脚（+IN），一个为负极性输入引脚（-IN）。
当差模信号被输入到+IN和-IN时，差分放大器会将其放大。
差模阻抗可以通过下面的公式来计算：Zd = ΔVd/ΔId其中，ΔVd为差模信号的变化量，ΔId为差分放大器输入端的电流变化量。
2. 共模阻抗计算方法共模信号在电路中传输时会受到干扰，因此需要采取措施来抑制共模干扰。
一个有效的方法是使用共模电压反馈电路。
共模阻抗可以通过下面的公式来计算：Zc = ΔVc/ΔIc其中，ΔVc为共模信号的变化量，ΔIc为共模电压反馈电路中的电流变化量。
四、如何提高差模阻抗和共模阻抗1. 提高差模阻抗的方法（1）增加输入电阻：在差分放大器中增加输入电阻可以提高其对于差分输入信号的响应能力。
（2）减小反馈电容：减小反馈电容可以提高差分放大器对于高频信号的响应能力。
2. 提高共模阻抗的方法（1）使用共模电压反馈电路：共模电压反馈电路可以抑制共模干扰，提高共模阻抗。
（2）使用屏蔽材料：在设计电路时，可以使用屏蔽材料来隔离共模信号和差模信号，从而减小共模干扰。
（3）提高接地质量：接地是电路中非常重要的一环，提高接地质量可以减小共模干扰。
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”。
运放输入信号分解为差模和共模
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。
共模信号是作用在差分放大器或仪表放大器两个输入端的相同信号，通常是由于线路传导和空间磁场干扰产生的，是不希望出现的信号，差模信号是两个输入端信号的相位相差180度。
如果共模信号被放大很多，会影响到真正需要放大的差模信号。
常用共模抑制比CMRR来衡量差分放大电路抑制共模信号的能力，它是放大器对差模信号的电压放大倍数与对共模信号的电压放大倍数之比，CMRR越大，放大器的性能越好。
emc中共模与差模的差异
在 EMC（Electromagnetic Compatibility，电磁兼容性）的上下文中，共模（Common Mode）和差模（Differential Mode）是描述信号传输或电路中信号处理方式的两个重要概念。
它们主要用于描述电路中信号的特性和干扰的来源。
1. 共模（Common Mode）：
- 共模信号是指在电路中两个信号引线（通常是成对的导线）同时保持相同的电压变化。
换句话说，共模信号是两个信号之间的电压差保持不变。
在传输线路或电缆中，共模信号可能是由于外部干扰（例如电磁辐射或接地问题）引起的，也可能是由于线路不平衡引起的。
- 共模信号通常被认为是对系统造成干扰的主要来源之一。
因为它们会影响整个电路或系统，导致不良的工作性能或传输错误。
2. 差模（Differential Mode）：
- 差模信号是指在电路中两个信号引线之间存在相对的电压变化。
换句话说，差模信号是两个信号之间的电压差随着时间变化。
在差模传输中，信号是通过两个相对的信号线（如一对平衡传输线）传输的，这样可以更好地抵抗外部干扰。
- 差模传输通常被认为是在电磁兼容性方面更可靠和抗干扰的。
因为它们能够在信号接收端通过比较两个相对的信号来消除共模干扰，从而获得较高的信号完整性和抗干扰性。
在实践中，电路和电缆设计通常会考虑如何减小共模干扰，例如通过使用屏蔽电缆、良好的接地设计以及差模传输等方法来提高电路的EMC 性能。
因此，理解共模和差模的概念对于设计抗干扰电路和系统具有重要意义。
差模与共模
和共模组成吗?? 这里的差模电压怎幺是 u--u+?理论上是两个信号中的差模相 减才对，怎幺是直接相减呢? 答：道理很简单，我们对于第一个信号可以求得它的 u1d=(u--u+)/2 u1c=(u- +u+)/2 第二个信号：
u2d=-(u--u+)/2 u2c= (u- +u+)/2 你应该发现了 uid=u1d-u2d=u--u+ 幺 uid 直接就等于 u--u+ 的道理。 二、反相比例，同相比例，加法运算电路，减法运算电路，电压跟随器与 之联系。 1、我们说到的这些都是在理想的放大器上加了电子器件，其实道理是相同 的，只要抓住一点那就是考虑没有加器件的情况，再转换到考虑加器件上。 通俗一点就是算好输入电压走到运放直接输入点的电压(虚短)，电流(虚段)。 问题就解决啦! 扩展阅读：电子电路基础知识点总结 .而共模信号为 0.这就是我们看到的为什
差模电感、共模电感
共模电感和差模电感共模电感是双线双向，共模是两个绕组分别接在零线和火线上,两个绕组同进同出,滤除的是共模信号；差模电感是单向的，差模是一个绕组单独接在零线和火线上的滤波电感器，只能滤除差模干扰。
共模信号: 分别在零线和火线上的两个完全相同的信号他们都通偶合和地形成回路。
差模信号：是和有用信号同样的回路。
原理：共模电感的滤波电路，La和Lb就是共模电感线圈。
这两个线圈绕在同一铁芯上，匝数和相位都相同(绕制反向)。
这样，当电路中的正常电流流经共模电感时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼)；当有共模电流流经线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流，达到滤波的目的。
2变频器系统配套用的三种电抗器1)进线电抗器LA1又称电源协调电抗器，它能够限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击，有效地保护变频器和改善其功率因数。
接入与未接入进线电抗器时，变频器输入电网谐波电流的情况。
2)直流电抗器LDC直流电抗器接在变频系统的直流整流环节与逆变环节之间，LDC能使逆变环节运行更稳定，及改善变频器的功率因数。
3)输出电抗器LA2接在变频器输出端与负载(电机)之间，起到抑制变频器噪声的作用。
进线电抗器的容量可按预期在电抗器每相绕组上的压降来决定。
进线电抗器压降不宜取得过大，压降过大会影响电机转矩。
一般情况下选取进线电压的4%(8.8V)已足够,在较大容量的变频器中如75kW以上可选用10V 压降。
三相电抗器分为水平排列和叠装式叠装式（空心电抗器）的电抗器中间相要反向,反向的主要目的是为了减小相与相之间的电磁扭力,如查不把中间反向,那么三相的合成扭力可以达到几吨的力量.可想而知电抗器的线圈与骨架都要碎掉或变形.中间相反只是对相间的电磁力互相抵消掉一部分,这样电磁力会很小,不会造成大的事故.三相的距离也直接影响电感量的变化以及磁场的大小。
《基础电路课件——共模信号与差模信号》
2 差模增益
差模增益是衡量电路对差模 信号的放大能力，通常以倍 数为单位。
3 意义
共模抑制比高和差模增益大可以提高信号的质量和系统的性能。
共模抑制和差模放大
1
共模抑制
共模抑制可以通过计算电路中的共模抑制比，并采取合适的设计和补偿措施来实 现。
基础电路课件——共模信 号与差模信号
在这个电路课件中，我们将深入探讨共模信号与差模信号的概念，并讨论电 路中如何控制共模信号、放大差模信号。
共模信号与差模信号
共模信号
共模信号是指作为整个 电路系统的参考点而存 在的信号，同时作用于 所有信号线中。
差模信号
差模信号是相对于共模 信号而言的，它是由两 个信号线之间的电压差 所引起的。
示意图
共模信号与差模信号的 示意图可以帮助我们更 好地理解它们在电路中 的作用。
共模信号与差模信号的性质
共模信号的性质
共模信号常常包含来自功率线、地线、其它 信号线的干扰，对系统性能产生不利影响。
差模信号的性质
差模信号是系统中真正想要接收或处理的信 号，它包含着有用的信息。
共模抑制比和差模增益
1 共模抑制比
差动放大器
差动放大器是一种专用的差模信号放大器， 可用于高精度测量和传输应用。
差动运算放大器
差动运算放大器是一种特殊的运算放大器， 广泛应用于信号处理和控制系统。
差动放大器的性能指标
1 增益
差动放大器的差模增益决定 了信号放大的程度。
2 共模抑制比
差动放大器的共模抑制比决 定了对共模信号的抑制程度。
2
差模放大
差模放大可以通过选择适当的差分放大器电路来实现，并控制差模增益的大小。
什么是共模干扰,差模干扰,共模信号,差模信号
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)1.什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".2.什么是共模残压什么是共模残压在规定波形,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.艾默生系列UPS具有双重防雷保护及国际安规设计.除在UPS内部设置了专门的防雷电路外,还备有选件C级防雷箱,该防雷箱满足如下标准:IEC 1312-3《雷电电磁脉冲的防护第3部分:浪涌保护器的要求》 ,IEC 1000-4《电磁兼容性实验和测量技术》,IEC-60664,IEC-61312,IEC-61643.内部设有过流保护与告警电路干接点,面板有显示防雷状态指示灯.能耐受雷击电流波形为8/20μs ,共模幅值为20KA;差模幅值为10KA的冲击;共模残压不高于2.5KV,差模残压不高于2KV. 防雷装置应能承受模拟雷击电压波形为10/700μs,电压幅值为5KV的冲击;共模残压不高于2.5KV,差模残压不高于2KV.即实现UPS的防雷保护还可以完成对计算机及计算机网络的防雷保护.另.差模信号和共模信号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。
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共模和差模信号的物理意义
共模和差模信号是电路中常用的概念，它们在信号处理和电路设计中具有重要的物理意义。
本文将从物理层面解释共模和差模信号的含义和作用。
共模信号是指在一个电路或系统中，两个输入信号具有相同的幅值和相位，并且它们在同一时间内改变。
换句话说，共模信号是两个信号在同一方向上的变化，它们具有相同的趋势和方向。
共模信号通常表示一种共同的噪声或干扰源，它们会影响信号的质量和可靠性。
差模信号是指在一个电路或系统中，两个输入信号具有不同的幅值和相位，并且它们在同一时间内改变。
换句话说，差模信号是两个信号在相反方向上的变化，它们具有相反的趋势和方向。
差模信号通常表示一种差异或变化，它们可能是需要被处理或放大的有效信号。
在实际电路中，共模和差模信号常常同时存在。
共模信号是由于电源噪声、地线干扰、电磁辐射等各种外部因素引起的，它们可能会对电路的性能和工作稳定性产生负面影响。
而差模信号则是输入信号的有效部分，是需要被处理和放大的信号。
共模信号和差模信号在电路设计和信号处理中有着不同的处理方式。
对于共模信号，我们通常希望通过合适的电路设计和滤波器来抑制
或消除共模噪声。
常见的方法包括使用差分放大电路、共模抑制电路和滤波器等。
这些电路可以有效地减小共模信号对信号质量的影响，提高系统的性能和可靠性。
对于差模信号，我们通常希望通过合适的电路设计和放大器来放大和处理差模信号。
差分放大器是常用的差模信号放大电路，它可以将差模信号放大到合适的幅度，并且抑制共模信号的干扰。
差分放大器在信号处理和通信领域有着广泛的应用，可以提高信号的灵敏度和可靠性。
共模和差模信号还与信号的传输和干扰有关。
共模信号容易受到外部干扰的影响，因为它们具有相同的趋势和方向。
而差模信号则相对较不容易受到外部干扰的影响，因为它们具有相反的趋势和方向。
因此，在信号传输和通信系统中，我们通常会采取一些措施来增强差模信号的强度和抑制共模信号的干扰，以提高系统的性能和可靠性。
共模和差模信号在电路设计和信号处理中具有重要的物理意义。
共模信号代表着电路中的共同噪声和干扰源，需要通过适当的电路设计和滤波器来抑制和消除。
差模信号代表着输入信号的有效部分，需要通过适当的电路设计和放大器来放大和处理。
了解和理解共模和差模信号的物理意义，对于电路设计和信号处理的优化和改进具有重要的指导作用。