
【电】 common-mode signal
共模信号(Common-mode signal)是电子工程和差分电路中的核心概念,指同时出现在差分系统两个输入端且幅度、相位相同的干扰信号。其英文直译为"common-mode signal",定义为两个输入端相对于参考地(如系统地)存在的相同电压成分。例如,在差分放大器中,共模信号表现为输入端口V⁺和V⁻对地的电压波动一致,而理想差分放大器仅放大差值信号(差模信号),抑制共模分量。
从工程应用角度,共模信号主要来源于以下三类干扰源:
根据IEEE 1100-2005标准,有效抑制共模信号需采用双重策略: $$ V_{cm} = frac{V_1 + V_2}{2} $$ 其中V₁和V₂为两输入端的对地电压,该公式量化了共模电压的强度。实际工程中通过增加共模扼流圈、采用屏蔽双绞线、优化PCB布局等方法来提升共模抑制比(CMRR)。
在生物医学仪器等精密测量领域,美国国家仪器公司(NI)的白皮书指出,当心电信号采集时,人体与设备间的50Hz共模干扰可达数伏特,此时需要CMRR>100dB的仪表放大器才能有效提取微伏级生理信号。
共模信号是电子电路中与差分信号相对应的概念,主要用于描述差分放大器或仪表放大器中的输入信号特性。以下是详细解释:
共模信号是指同时作用在差分电路两个输入端(同相端和反相端)的相同信号,其特点是大小相等、极性(相位)相同。例如,在双线传输中,若两根导线上的电压幅度和相位完全一致,则称为纯共模信号。
共模信号的电压可通过以下公式表示:
$$
V_{text{com}} = frac{V_1 + V_2}{2}
$$
其中,( V_1 ) 和 ( V2 ) 分别为两个输入端对地的电压。共模信号与差模信号(( V{text{diff}} = V_1 - V_2 ))共同构成完整的信号分析。
共模信号可能由以下因素引起:
总结来说,共模信号是电路设计中需重点关注的非理想信号成分,通过合理设计(如提高CMRR)可有效减少其对系统的影响。如需进一步了解,可参考《模拟电子电路》教材或差分放大器相关技术文档。
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