什麼叫共模信號_共模和差模的區別

2020-11-27 電子發燒友

什麼叫共模信號_共模和差模的區別

發表於 2018-03-19 17:12:46

　　什麼叫共模信號

　　共模信號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。例如，平衡線對中引入到兩個平衡端的噪聲電壓。另外一個例子是加在平衡線上的直流電壓（例如：由於信號源與接收器之間的地電位差而產生的直流電平）。對於理想的差分放大器，可以完全消除共模信號輸出，這是由於差分輸入（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稱為共模抑制比或CMRR。

　　共模信號產生的原因

　　共模幹擾是信號對地的電位差，主要由電網串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態（同方向）電壓迭加所形成。共模電壓有時較大，特別是採用隔離性能差的配電器供電室，變送器輸出信號的共模電壓音遍較高，有的可高達130V以上。通過不對稱電路可轉換成差模電壓，直接影響測控信號，造成元器件損壞（這就是一些系統I/O模件損壞率較高的主要原因）。這種共模幹擾可為直流、亦可為交流。差模幹擾是指作用於信號兩極間的幹擾電壓，主要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模幹擾所形成的電壓，這種讓直接疊加在信號上，直接影響測量與控制精度。

　　共模信號主權

　　一種共模信號抑制電路，用來抑制在2根導線中以相同相位傳輸的共模信號。其特徵在於：第1繞組，在規定的第1位置處插入在一根導線上；第2繞組，在與上述第1位置相對應的第2位置處插入在另一根導線上並耦合到上述第1繞組上，與上述第1繞組協同來抑制上述共模信號；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繞組之間產生互感；以及反相信號傳送裝置，連接在［上述第3繞組上並在與上述第1位置不同的第3位置處連接在上述一根導線上，進而在與上述第3位置對應、與上］述第2位置不同的第4位置處連接在上述另一根導線上，傳送用以抑制上述共模信號的反相信號，上述共模信號的產生源，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，當位於比接近第1和第2位置更接近第3和第4位置的位置時。

　　上述反相信號傳送裝置檢測共模信號，並將與檢測到的共模信號反相的上述反相信號供給到上述第3繞組，上述第3繞組經由上述第1繞組和第2繞組，將上述［反相信號注入到上述2根導線，上述共模信號的產生源，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，當位於比接近第3和第4位置更接近第1和第2位置的位置時，上述第3繞組檢測共模信號，上述反相信號傳送裝置將與由上述第3繞組檢測到的共模信號反相的上述反相信號注入到上述2根導線。

　　共模和差模的區別

　　1、共模幹擾和差模幹擾

　　電壓電流的變化通過導線傳輸時有二種形態，我們將此稱做「共模」和「差模」。設備的電源線，電話等的通信線，與其它設備或外圍設備相互交換的通訊線路，至少有兩根導線，這兩根導線作為往返線路輸送電力或信號。但在這兩根導線之外通常還有第三導體，這就是「地線」。幹擾電壓和電流分為兩種：一種是兩根導線分別做為往返線路傳輸；另一種是兩根導線做去路，地線做返迴路傳輸。前者叫「差模」，後者叫「共模」。對差分放大器，兩路輸入的幹擾信號，如果是大小不相等，或方向不相同，即為差模幹擾信號。

　　通常我們使用的電器是兩線的，一根火線（L），一根零線（N），零線認為是三相電的中線，同時還有一根接地線叫做地線，。零線與火線之間的幹擾叫做差模幹擾，火線與地線之間的幹擾叫做共模幹擾。地與零線之間認為是沒有電壓的，或者可以認為是零線沒有電壓，不能驅動電器，因此認為零線與地線之間沒有幹擾。

　　2、共模殘壓和共模殘壓

　　共模電壓（commonmodevoltage）：在每一導體和所規定的參照點之間（往往是大地或機架）出現的相量電壓的平均值。或者說同時加在電壓表兩測量端和規定公共端之間的那部分輸入電壓。

　　差模電壓（symmetricalvoltage）：一組規定的帶電導體中任意兩根之間的電壓。使差模電壓又稱對稱電壓。

　　在規定波形，標稱放電電流衝擊氧化鋅閥片，閥片兩端測到的電壓峰值，稱為殘壓。殘壓與壓敏電壓的比值，殘壓比。雷擊，閃電會在輸入/輸出電源線上產生瞬間高壓，大電流，影響用戶設備穩定運行，嚴重時會造成設備損壞。避雷器按接法分可分為共模接法和差模接法兩種：避雷器接在相線之間或相線與零線之間稱為差模接法，即所謂橫向保護。避雷器接在相線與地線之間或零線與地線之間稱為共模接法，即所謂縱向保護。

　　3、共模信號和差模信號

　　共模信號是差分放大器的名詞，「放大電路中只有一個輸入端」就沒有共模信號這個概念。

　　差分放大器有兩個性能趨於一致、相位相反的信號通道，如傳感器信號從遠方傳回差分放大器，兩根信號線是一起經歷相同的幹擾環境，那麼，幹擾信號會同時進入兩個通道，這個同時加載在正、負兩個輸入端的信號就是共模信號，而差分放大器最重要的性質就是不會對共模信號進行放大，即：ui=（ui+）-（ui-），可見共模信號不會輸入放大器的。而傳感器輸出的有效信號本身是反相的，差分放大器就可以有效地進行放大，即：ui=（ui+）-（ui-），（ui-）的信號本身就是負的，負負得正，ui=2*（ui+）=2*（ui-）。

　　4、共模幹擾和差模幹擾

　　電壓電流的變化通過導線傳輸時有二種形態，我們將此稱做「共模」和「差模」。設備的電源線，電話等的通信線，與其它設備或外圍設備相互交換的通訊線路，至少有兩根導線，這兩根導線作為往返線路輸送電力或信號。但在這兩根導線之外通常還有第三導體，這就是「地線」。幹擾電壓和電流分為兩種：一種是兩根導線分別做為往返線路傳輸;另一種是兩根導線做去路，地線做返迴路傳輸。前者叫「差模」，後者叫「共模」。

　　共模幹擾是在信號線與地之間傳輸，屬於非對稱性幹擾。消除共模幹擾的方法包括：

　　（1）採用屏蔽雙絞線並有效接地

　　（2）強電場的地方還要考慮採用鍍鋅管屏蔽

　　（3）布線時遠離高壓線，更不能將高壓電源線和信號線捆在一起走線

　　（4）不要和電控鎖共用同一個電源

　　（5）採用線性穩壓電源或高品質的開關電源（紋波幹擾小於50mV）

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