
【电】 common-mode voltage
共模电压(Common-Mode Voltage)是电子工程领域的核心概念,指差分信号系统中两个输入端相对于参考地(如系统地)的相同电势分量。其英文定义为:"The average voltage present on both input terminals of a differential circuit relative to the system ground"(IEEE标准1156-2022)。
该参数在工业控制系统、医疗设备信号传输等场景具有关键作用。例如RS-485通信接口要求共模电压范围-7V至+12V(德州仪器《RS-485设计指南》),而医用ECG监测设备需将共模电压控制在±5V内以确保生物电信号精度(亚德诺半导体医疗应用白皮书)。
工程实践中通过共模抑制比(CMRR)衡量系统抗干扰能力,计算公式为: $$ CMRR(dB) = 20log{10}left(frac{A{dm}}{A{cm}}right) $$ 其中$A{dm}$为差模增益,$A_{cm}$为共模增益。典型运算放大器如TI OPA2197的CMRR可达130dB(《电子电路设计基础》第3版,P.217)。
国际电工委员会IEC 60601-1标准明确要求医疗设备必须实施共模电压抑制设计,具体测试方法见第8.7.3条款。该参数直接影响系统信噪比,在高速ADC采样电路设计中尤为关键(ADI《模数转换器设计手册》2023版)。
共模电压是电子电路中描述信号特性的重要概念,其核心定义和关键点如下:
共模电压指两个信号相对于同一参考点(如地或机架)的平均电位差。例如,在差分信号传输中,若两导线对地电压分别为 (V_1) 和 (V2),则共模电压计算公式为: $$ V{cm} = frac{V_1 + V_2}{2} $$
假设两船漂浮在水面(参考点),两人分别站在船上。若水面波动导致两船同时上升或下降(共模信号),两人间的拉力不变;但若两船高度差变化(差模信号),则会感知拉力变化。
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