干貨收藏系列21：通俗易懂的，共模信號和差模信號理解方法

噪聲傳導(dǎo)有兩種模式，一種為差模傳導(dǎo)，一種為共模傳導(dǎo)。

線路中的噪聲電流進(jìn)入和流出，相同大小的電流以相反方向流動，總和始終為零，這種稱之為差模傳導(dǎo)。

線路中的噪聲電流以相同的方向流動，線路承受著相同的電壓，這種稱之為共模傳導(dǎo)。共模傳導(dǎo)經(jīng)由地線所保持負(fù)載的浮動靜電容量泄露的電流所導(dǎo)致，然后經(jīng)過地線回到噪聲源（也可能是負(fù)載和噪聲源之間的直接連接所導(dǎo)致而不經(jīng)過地線）。

“共模（common-mode）和差模（differential-mode）其實沒有嚴(yán)格的定義。只是說共模是相對于公共地而言的信號，而差模則是兩個信號的差?！?/span>

這是共模差模常見解釋，但為什么會有這見鬼的共模差模呢？抑制共模信號又是什么鬼？為什么要抑制它？

01

#共模、差模

通常，電流是從一根導(dǎo)線流向負(fù)載，再經(jīng)過另一導(dǎo)線流回來，形成環(huán)路。負(fù)載LOAD兩端會形成電壓差V1和V2。此時，共模電壓 Vcom = （V1 + V2）/ 2。

也可以說差模電壓 Vdiff = V1 - V2。

電路還是這個電路，負(fù)載LOAD兩端電壓還是V1和V2，共模和差模只是參考點變了而已。共模指的是兩個電壓對地的平均值，差模指的僅僅是兩電壓的差值。

如還不清楚，這里還有一個生動的栗子：

假設(shè)兩只船靜止在水面上，分別站著兩個人，A和B。A和B相互拉著手。當(dāng)船上下波動時，A才能感覺到B變化的拉力。這兩個船之間的高度差就是差模信號。

當(dāng)水位上升或者下降時，A并不能感覺到這個拉力。這兩個船離水底的絕對高度的平均值就是共模信號。

于是，我們說A和B只對差模信號響應(yīng)，而對共模信號不響應(yīng)。當(dāng)然，也有一定的共模范圍了，太低會沉到水底，這樣船都無法再波動了。太高，會使水溢出而水無法再往上漲。

這個概念對應(yīng)運算放大器的一個參數(shù)，共模電壓輸入范圍（Vcm，Input Common-Mode Voltage Range）。

02

#抑制共模信號

為什么要抑制共模信號？

當(dāng)有干擾信號時，V1、V2同時升高。由于Vcom = （V1 + V2）/ 2，共模Vcom也會提高。這些信號是我們不希望得到的，所以需要抑制Vcom。

在運算放大器中有一個重要的參數(shù)為共模信號抑制比（CMRR，Common Mode Rejection Ratio），它表征運放對共模信號的抑制能力。