什么是共模信號(hào)_為什么要抑制共模信號(hào)

共模信號(hào)的定義

共模信號(hào)是作用在差分放大器或儀表放大器同相、反相輸入端的相同信號(hào)。

共模信號(hào)是作用在差分放大器或儀表放大器同相、反相輸入端的相同信號(hào)。例如，平衡線對(duì)中引入到兩個(gè)平衡端的噪聲電壓。另外一個(gè)例子是加在平衡線上的直流電壓（例如：由于信號(hào)源與接收器之間的地電位差而產(chǎn)生的直流電平）。對(duì)于理想的差分放大器，可以完全消除共模信號(hào)輸出，這是由于差分輸入（同相和反相）抵消掉了相同的輸入成分。衡量這一特性的參數(shù)稱為共模抑制比或CMRR。

純共模信號(hào)是：

V1=V2=VCOM （3）

大小相等，相位差為0°

V3=0 （4）

共模信號(hào)的特點(diǎn)

共模分量：大小相等，相位相同

為什么要抑制共模信號(hào)

任何兩個(gè)信號(hào)都可以分解為共模信號(hào)和差模信號(hào)。共模信號(hào)是作用在差分放大器或儀表放大器兩個(gè)輸入端的相同信號(hào)，通常是由于線路傳導(dǎo)和空間磁場(chǎng)干擾產(chǎn)生的，是不希望出現(xiàn)的信號(hào)，差模信號(hào)是兩個(gè)輸入端信號(hào)的相位相差180度。如果共模信號(hào)被放大很多，會(huì)影響到真正需要放大的差模信號(hào)。設(shè)兩路的輸入信號(hào)分別為：A，B，分別表示為：A=m+n；B=m-n，則輸入信號(hào)A，B可以看成一個(gè)共模信號(hào)m和差模信號(hào)n的合成，其中m=（A+B）/2；n=（A-B）/2。

常用共模抑制比CMRR來衡量差分放大電路抑制共模信號(hào)的能力，它是放大器對(duì)差模信號(hào)的電壓放大倍數(shù)與對(duì)共模信號(hào)的電壓放大倍數(shù)之比，CMRR越大，放大器的性能越好。

共模信號(hào)的主權(quán)

一種共模信號(hào)抑制電路，用來抑制在2根導(dǎo)線中以相同相位傳輸?shù)墓材Ｐ盘?hào)。其特征在于：第1繞組，在規(guī)定的第1位置處插入在一根導(dǎo)線上；第2繞組，在與上述第1位置相對(duì)應(yīng)的第2位置處插入在另一根導(dǎo)線上并耦合到上述第1繞組上，與上述第1繞組協(xié)同來抑制上述共模信號(hào)；第3繞組，耦合到上述第1繞組和第2繞組上，用來使上述第1繞組和第2繞組之間產(chǎn)生互感；以及反相信號(hào)傳送裝置，連接在［上述第3繞組上并在與上述第1位置不同的第3位置處連接在上述一根導(dǎo)線上，進(jìn)而在與上述第3位置對(duì)應(yīng)、與上］述第2位置不同的第4位置處連接在上述另一根導(dǎo)線上，傳送用以抑制上述共模信號(hào)的反相信號(hào)，上述共模信號(hào)的產(chǎn)生源，除了第1位置和第3位置之間的位置及第2位置和第4位置之間的位置之外，當(dāng)位于比接近第1和第2位置更接近第3和第4位置的位置時(shí)。

上述反相信號(hào)傳送裝置檢測(cè)共模信號(hào)，并將與檢測(cè)到的共模信號(hào)反相的上述反相信號(hào)供給到上述第3繞組，上述第3繞組經(jīng)由上述第1繞組和第2繞組，將上述［反相信號(hào)注入到上述2根導(dǎo)線，上述共模信號(hào)的產(chǎn)生源，除了第1位置和第3位置之間的位置及第2位置和第4位置］之間的位置之外，當(dāng)位于比接近第3和第4位置更接近第1和第2位置的位置時(shí)，上述第3繞組檢測(cè)共模信號(hào)，上述反相信號(hào)傳送裝置將與由上述第3繞組檢測(cè)到的共模信號(hào)反相的上述反相信號(hào)注入到上述2根導(dǎo)線。

共模扼流線圈特性的見解

事實(shí)上由于共模扼流線圈，差模噪聲多少會(huì)降低。此外，差模信號(hào)和共模信號(hào)由于頻率不同，發(fā)生的縮減量也有所不同。用差模插入損耗Sdd21的頻率特性和共模插入信號(hào)Scc21來表示這樣的共模扼流線圈的特性。（Sdd21和Scc21是混合模式4端口S參數(shù)的一部分）

差模插入損耗Sdd21的頻率特性如圖4所示，共模插入損耗Scc21的頻率特性如圖5所示。圖4和圖5的插入損耗越深表示損耗越大。如圖4所示，差模信號(hào)頻率越高損耗越大。如圖5所示，共模插入損耗Scc21是具有峰值的曲線，頻率不同，共模噪聲的除去效果也有所不同。

圖4差模插入損耗（傳輸特性）

圖5共模插入損耗（傳輸特性）

差動(dòng)傳輸?shù)男盘?hào)頻率由于各接口方式不同而不同，據(jù)此共模扼流線圈也會(huì)隨之發(fā)生變化。

可根據(jù)傳輸信號(hào)波形判斷共模扼流線圈是否適用。一般來說共模扼流線圈的截止頻率以差動(dòng)傳輸規(guī)格信號(hào)頻率的3倍使用。所謂的截止頻率是差模插入損耗變成3dB時(shí)的頻率。

但是，即使在3倍以下，也以信號(hào)波形上不發(fā)生問題為多，這至多是一個(gè)參考。（因?yàn)樵诟鹘涌谏弦?guī)定了穿孔圖等信號(hào)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，所以最終是對(duì)照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，判斷合適與否）

一方面，問題噪聲和它的頻率根據(jù)終端不同而不同，據(jù)此合適的共模插入損耗的頻率特性也隨之發(fā)生改變。

例如，發(fā)生超過輻射規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限定值噪聲時(shí)，在那個(gè)噪聲的頻帶內(nèi)選擇共模插入損耗大的更有效。