共模信号_共模和差模的区别

什么叫共模信号

　　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）。对于理想的差分放大器，可以完全消除共模信号输出，这是由于差分输入（同相和反相）抵消掉了相同的输入成分。衡量这一特性的参数称为共模抑制比或CMRR。

　　共模信号产生的原因

　　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音遍较高，有的可高达130V以上。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。

　　共模信号主权

　　一种共模信号抑制电路，用来抑制在2根导线中以相同相位传输的共模信号。其特征在于：第1绕组，在规定的第1位置处插入在一根导线上；第2绕组，在与上述第1位置相对应的第2位置处插入在另一根导线上并耦合到上述第1绕组上，与上述第1绕组协同来抑制上述共模信号；第3绕组，耦合到上述第1绕组和第2绕组上，用来使上述第1绕组和第2绕组之间产生互感；以及反相信号传送装置，连接在［上述第3绕组上并在与上述第1位置不同的第3位置处连接在上述一根导线上，进而在与上述第3位置对应、与上］述第2位置不同的第4位置处连接在上述另一根导线上，传送用以抑制上述共模信号的反相信号，上述共模信号的产生源，除了第1位置和第3位置之间的位置及第2位置和第4位置之间的位置之外，当位于比接近第1和第2位置更接近第3和第4位置的位置时。

　　上述反相信号传送装置检测共模信号，并将与检测到的共模信号反相的上述反相信号供给到上述第3绕组，上述第3绕组经由上述第1绕组和第2绕组，将上述［反相信号注入到上述2根导线，上述共模信号的产生源，除了第1位置和第3位置之间的位置及第2位置和第4位置］之间的位置之外，当位于比接近第3和第4位置更接近第1和第2位置的位置时，上述第3绕组检测共模信号，上述反相信号传送装置将与由上述第3绕组检测到的共模信号反相的上述反相信号注入到上述2根导线。

　　共模和差模的区别

　　1、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。

　　2、共模残压和共模残压

　　共模电压（commonmodevoltage）：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（symmetricalvoltage）：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。

　　3、共模信号和差模信号

　　共模信号是差分放大器的名词，“放大电路中只有一个输入端”就没有共模信号这个概念。

　　差分放大器有两个性能趋于一致、相位相反的信号通道，如传感器信号从远方传回差分放大器，两根信号线是一起经历相同的干扰环境，那么，干扰信号会同时进入两个通道，这个同时加载在正、负两个输入端的信号就是共模信号，而差分放大器最重要的性质就是不会对共模信号进行放大，即：ui=（ui+）-（ui-），可见共模信号不会输入放大器的。而传感器输出的有效信号本身是反相的，差分放大器就可以有效地进行放大，即：ui=（ui+）-（ui-），（ui-）的信号本身就是负的，负负得正，ui=2*（ui+）=2*（ui-）。

　　4、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”。

　　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）不要和电控锁共用同一个电源

　　（5）采用线性稳压电源或高品质的开关电源（纹波干扰小于50mV）