一文掌握差模信號、共模信號、共模抑制比的概念
發(fā)布時(shí)間:2019-08-22 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】差模又稱串模,指的是兩根線之間的信號差值;而共模噪聲又稱對地噪聲,指的是兩根線分別對地的噪聲。
共模信號與差模信號辨析
差模又稱串模,指的是兩根線之間的信號差值;而共模噪聲又稱對地噪聲,指的是兩根線分別對地的噪聲。
對于一對信號線A、B,差模干擾相當(dāng)于在A與B之間加上一個干擾電壓,共模干擾相當(dāng)于分別在A與地、B與地之間加上一個干擾電壓。
像平常看到的用雙絞線傳輸差分信號就是為了消除共模噪聲,原理很簡單,兩線擰在一起,受到的共模干擾電壓很接近, Ua - Ub依然沒什么變化,當(dāng)然這是理想情況。比如,RS422/485總線就是利用差分傳輸信號的一種具體應(yīng)用。
實(shí)際應(yīng)用中,溫度的變化、各種環(huán)境噪聲的影響都可以視作為共模噪聲信號。但如果在傳輸過程中,兩根線的對地噪聲哀減的不一樣大,使得兩根線之間存在了電壓差,這時(shí)共模噪聲就轉(zhuǎn)變成了差模噪聲。
差分信號不是一定要相對地來說的,如果一根線是接地的,那他們的差值就是相對地的值了,這就是模擬電路中講過的差分電路的單端輸入情況。
差分放大器,差模輸入,差模是相對共模來說的。差分是一種方式。
差模信號&共模信號 & 差分放大電路
舉例來說,假如一個ADC有兩個模擬輸入端,并且AD轉(zhuǎn)換結(jié)果取決于這兩個輸入端電壓之差,那么我們說這個ADC是差分輸入的,并把這兩個模擬輸入端合在一起叫做差分輸入端。但是加在差分輸入端上的電壓并不一定總是大小相等方向相反,甚至很多情況下是同符號的。(注:即不一定是一正一負(fù))我們把它們的差叫做差模輸入,而把它們共有的量(即平均值)叫做共模輸入。
差分是一種電路形式的叫法....
差模是對信號的定義....(相對來說有共模..)
差模信號:大小相等,方向相反的交流信號。
共模信號:大小相等。方向相同。
在差分放大電路中,經(jīng)常提到共模信號和差模信號。在差分放大電路中共模信號是不會被放大的,可以理解為三極管的溫漂引起的電流型號,為了形象化溫漂而提出了共模信號,差模信號為輸入信號,就是Ui,就是放大的對象。
在差動放大電路中,有兩個輸入端,當(dāng)在這兩個端子上分別輸入大小相等、相位相反的信號,(這是有用的信號)放大器能產(chǎn)生很大的放大倍數(shù),我們把這種信號叫做差模信號,這時(shí)的放大倍數(shù)叫做差模放大倍數(shù)。如果在兩個輸入端分別輸入大小相等,相位相同的信號,(這實(shí)際是上一級由于溫度變化而產(chǎn)生的信號,是一種有害的東西),我們把這種信號叫做共模信號,這時(shí)的放大倍數(shù)叫做共模放大倍數(shù)。由于差動放大電路的構(gòu)成特點(diǎn),電路對共模信號有很強(qiáng)的負(fù)反饋,所以共模放大倍數(shù)很小。(一般都小于1)計(jì)算公式又分為單端輸出和雙端輸出,所以有四個共模信號和差模信號是指差動放大器雙端輸入時(shí)的輸入信號。
共模信號:雙端輸入時(shí),兩個信號相同。
差模信號:雙端輸入時(shí),兩個信號的相位相差180度。
任何兩個信號都可以分解為共模信號和差模信號。
設(shè)兩路的輸入信號分別為:A,B.
m,n分別為輸入信號A,B的共模信號成分和差模信號成分。
輸入信號A,B可分別表示為:A=m+n;B=m-n
則輸入信號A,B可以看成一個共模信號 m 和差模信號 n 的合成。
其中m=(A+B)/2;n=(A-B)/2。
差動放大器將兩個信號作差,作為輸出信號。則輸出的信號為A-B,與原先兩個信號中的共模信號和差模信號比較,可以發(fā)現(xiàn):
共模信號m=(A+B)/2不見了,而差模信號n=(A-B)/2得到兩倍的放大。
這就是差模放大器的工作原理。
共模抑制比
為了說明差動放大電路抑制共模信號的能力,常用共模抑制比作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)來衡量,其定義為放大器對差模信號的電壓放大倍數(shù)Aud與對共模信號的電壓放大倍數(shù)Auc之比,稱為共模抑制比,英文全稱是Common Mode Rejection Ratio,因此一般用簡寫CMRR來表示。
差模信號電壓放大倍數(shù)Aud越大,共模信號電壓放大倍數(shù)Auc越小,則CMRR越大。此時(shí)差分放大電路抑制共模信號的能力越強(qiáng),放大器的性能越好。當(dāng)差動放大電路完全對稱時(shí),共模信號電壓放大倍數(shù)Auc=0,則共模抑制比CCMR→∞,這是理想情況,實(shí)際上電路完全對稱是不存在的,共模抑制比也不可能趨于無窮大。
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