EEPW论坛

共模信号和差模信号，与电路中的运算放大器和干扰噪声有关。

共模电压增益来自于将相同信号提供给运算放大器的两个输入端。如果两个信号流向相同的方向，则会产生共模干扰或噪声。而差模信号与共模信号相反，信号的方向不同。在实际的电路设计中，当我们提到共模信号和差模信号的时候，一般是为了分析干扰和噪声。

今天就给大家介绍一下共模信号与差模信号的区别，以及与之相关的滤波方案。

任何一个电信号都可以由正常、差分或共模分量。所谓正常模式信号，是出现在一对导线之间或相对于地的单根导线上的信号类型。比如差分传输信号，驱动器会将双线路径中的一条线驱动为正，同时以相等的量驱动另一条线为负，并且无论是在静态还是无信号条件下，两条线上的电压都是同向且等值。那么，此时共模信号在两线电缆的两条线上均等地出现，且差值在理想状态下就是零，这样就只剩下了差模信号。而共模信号很少包含有用信息，共模电压VCM是相对于接地或公共端的两个信号电压的平均值。
电磁干扰问题需要重点关注的三个方面是干扰源、噪声辐射传导路径，以及天线。从干扰源头传导到被干扰对象的传导噪声可以是共模信号或差模信号，所以不要以为共模信号一定是无用信号，差模信号一定是有用信号。一定要扭转掉固有的错误观念，并且共模和差模信号都需要两条线来传播信号。
对于共模信号，信号以相同的方向和相位流过两条线路。这时你可能会纳闷了，信号不是要形成回路吗？两条信号如果都以相同的方向传输，回路在哪里呢？
其实，共模信号是通过公共地来找到返回路径的。一般来说，电路元件之间以及元件与地之间的寄生电容是电路中产生共模噪声的主要原因，比如下图中对于220V系统而言，电源电压是220V交流输入，通过整流桥整流后，再通过大电容滤波，之后再进一步降压，此时共模干扰就是通过两条线路与大地之间的寄生电容产生的。当然，寄生电感的存在也会加剧电路中共模干扰的产生。

当我们分析差模信号时，我们需要考虑两条非常靠近的线路，它们以相反的方向传输信号。一般我们的电子产品中的差模噪声或干扰是在线间电压和线间电流测量的，这种噪声通过输入线路传输到整个系统，电路元件之间的杂散电容和电路之间的磁耦合会产生差模噪声。

那么，如何解决共模噪声和差模噪声？
一般来说，差模干扰在较低频率上占主导地位，但随着频率的增加，共模噪声更加会逐渐增大。我们可以通过如下方法来降低差模噪声，首先是需要选择合适的电容器，在电路中选择具有低寄生电感和低串联等效电阻（ESR）的电容器有助于最大限度地减少差模干扰；同时在电路输入端，我们也可以通过串联电感和并联电容来衰减差模干扰。其次可以减小环路面积，事实上减小环路面积是降低差模噪声的首选方案。
举个例子，比如CAN通信采用的双绞线电缆就是两条单独电缆的替代方案，这可以减少电路中的环路面积。当然了，EMI滤波器也有助于最大限度地降低差模和共模噪声，一方面可以通过减少电缆长度来减少共模干扰，另一方面也可以通过共模扼流圈来更加有效降低共模干扰。