深刻認識差模電壓和共模電壓

我們需要的是整個有意義的“輸入訊號”，要把兩個輸入端看作“整體”。

       就像初中時平面座標需要用 x,y 兩個數表示，而到了高中或大學就只要用一個“數”v，但這個 v 是由 x,y 兩個數構成的“向量”……

        而共模、差模正是“輸入訊號”整體的屬性，差分輸入可以表示為vi = (vi+, vi-)
也可以表示為
vi = (vic, vid)

        c 表示共模，d 表示差模。兩種描述是完全等價的。只不過換了一個認識角度，就像幾何學裡的座標變換，同一個點在不同座標系中的座標值不同，但始終是同一個點。

運放的共模輸入範圍：器件（運放、儀放……）保持正常放大功能（保持一定共模抑制比 CMRR）條件下允許的共模訊號的範圍。

        顯然，不存在“某一端”上的共模電壓的問題。但“某一端”也一樣存在輸入電壓範圍問題。而且這個範圍等於共模輸入電壓範圍。

        道理很簡單：運放正常工作時兩輸入端是虛短的，單端輸入電壓範圍與共模輸入電壓範圍幾乎是一回事。        對其它放大器，共模輸入電壓跟單端輸入電壓範圍就有區別了。例如對於儀放，差分輸入不是 0，實際工作時的共模輸入電壓範圍就要小於單端輸入電壓範圍了。

可以通俗的理解為：
       兩隻船靜止在水面上，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訊號。
       當水位上升或者下降時，A並不能感覺到這個拉力。 這兩個船離水底的絕對高度就是共模訊號。

         於是，我們說A和B只對差模訊號響應，而對共模訊號不響應。當然，也有一定的共模範圍了，太低會沉到水底，這樣船都無法再波動了。太高，會使會水溢出而形成水流導致船沒法在水面上停留
        理論上，A和B應該只是對差模有響應
        但實際上，由於船上下顛簸，A和B都暈了，明明只有共模，卻產生了幻覺：似乎對方相對自己在動。這就說明，A和B內力較弱，共模抑制比不行啊。說笑了啊，不過大致也就是這個意思。        當然,差模電壓也不可以太大，否則會導致把A和B拉開。
        主要是這句“共模是兩輸入端的算術平均值,差模是直接的同相端與反相端的差值”。
        共模電壓應當是從源端看進來時，加到放大電路輸入端的共同值，差模則是加到放大電路兩個輸入端的差值。

        共模電壓有直流的，也有交流的。直流的稱為直流共模抑制（比），交流的稱為交流共模抑制（比），統稱共模抑制（比）。一般的放大器特別是儀錶放大器，有較好的直流共模抑制，但對交流共模抑制，頻率一高往往就不行了----急劇下降，即頻率響應不行。

         一般的訊號均有源阻抗，此阻抗可以不同程度破壞電路的對稱性，因此，用差分放大器時要小心它引起的誤差。參考相關資料數冊。         不僅僅是在運放電路中。只要是電訊號傳輸，都可以分為共模和差模
         差模是兩根訊號線之間的
         共模是訊號對地的

          所以只要有訊號傳輸就有共模幹擾

         準確說是：一根線共模和差模疊加在一起，無法區分，只有雙線傳輸才能區分共模和差模
先看共模和差模的由來，也就是這種區分的價值

         1. 傳導幹擾下：
         假設系統的公用參考點（“地”）受幹擾，電位發生了波動。其實電位這個概念嚴格說只有相對意義，一個孤立點不存在什麼“電位”，所以波動一定要相對另一個參考點的，例如：大地，或與你的板子或整機相連的那個裝置的參考點。這時，兩個裝置間的兩根訊號線上的幹擾是近似相同的。

        2. 空間耦合幹擾下：
       電磁波具有一定的空間連續性，在很小的空間內，可以認為電磁波是均勻的，如果兩根線靠得很近，兩根線所受幹擾也是近似相同的。       按一般說法，任意一根訊號線相對地線所受幹擾，就是共模幹擾。但只有雙線傳輸時，共模和差模的區分才有價值。而且，一根線可以有“共模”，但沒有差模。  
        當然，概念也是人為定的。要麼按公認說法（事實標準），要麼按權威定義，比如，IEEE標準。
下面我們再來舉個例子來看看：
       差分運放 一端加3 v 一端 2v
       相當於一端加vd=0.5
vc=2.5       一端加:
vd=-0.5
vc=2.5        任何一種訊號,都是共模與差模的複合，但是是什麼決定了哪些是共模哪些是差模,就是看參考的訊號了。單純的講一根線是沒有意義的，參考地其實只不過是以地為0訊號。
        如果一端是VI，那麼地端相當於共模訊號為VI/2，差模訊號為-VI/2，綜合起來就為0了
        而任意參考位為V2的話，VI裡面的共模量應為(V1+V2)/2，差模量為(V1-V2)/2
另一端相當於共模量(V1+V2)/2，差模量為-(V1-V2)/2，差模與共模只有相比較才有意義。
        簡單理解：你選擇了一個地之後，兩根線的相對高度就是差模。而兩根線的絕對高度的平均值就是共模，當兩根線的距離縮小到0，變成一根線時，就只有一個高度了，因此它的絕對值就是共模。
         此外，這裡有一些在公開發表的學術期刊上的定義，都是各個作者的理解，供參考：

         1. 共模幹擾是指幹擾電壓出現在儀錶輸人端的一端(正端或負端)對地之間的交流訊號,它可用晶體管電壓表跨接於儀錶輸人端的一端(正端或負端)與地之間測量,一般對地幹擾大多在幾伏到幾十伏的範圍內

         2. 共模幹擾是指電路中兩個被測量點電位相對大地同時發生同方向交化而產生的幹擾,而差模jf擾則是電路中兩個被測量點的電位差發生相對變化而產生的幹擾

         3. 共模幹擾是指模數轉換器兩個輸入端上共有的幹擾電壓,它可能是直流或交流電壓,電壓幅值可根據應用現場的環境達幾伏甚至更高.共模幹擾又稱共態幹擾,常用共模抑制比(CMRR)表示輸入電路對共模幹擾的抑制能力

         4. 共模幹擾是指由電源的相線與地線所構成迴路中的幹擾.差模幹擾是指電源的相線和相線所構成的迴路中的幹擾.傳導幹擾主要是由電路中高速切換的電壓、電流與雜散寄生參數之間相互作用而產生的高頻震蕩所引起

          5. 實際上傳導幹擾又有共模和差模之分,所謂共模幹擾是指地線與相線幹擾訊號,線間的相位相同、電位相等,而差模幹擾是相線間幹擾訊號相位差180(電位相等)

           6. 共模幹擾是指在保護裝置所有電路或電路的某一點與地(或外殼)之間形成的幹擾(電位),1中的Vt所示.它是保護裝置工作不正常的重要原因

          7. 共模幹擾”是指幹擾大小和方向一致,其存在於電源任何一相對大地、或中線對大地間.共模幹擾也稱縱模幹擾、不對稱幹擾或接地幹擾,是載流體與大地之間的幹擾