
【電】 differential-mode signal
differ from; difference; dispatch; errand; mistake
model; module; mould; pattern
【計】 M; MOD; modulo
【化】 mould
【醫】 ***; mol; mole
【電】 a-n signal a-n; sign; signal
差模訊號(Chā Mó Xùn Hào)是電子工程和信號傳輸領域的關鍵術語,指通過一對相位相反、幅度相等的信號線傳輸的差分信號(Differential Signal)。其核心原理是利用兩條導線上的電壓差來傳遞信息,而非以單條導線對地電壓為參考。這種設計可顯著抑制共模噪聲幹擾,提升信號完整性和抗電磁幹擾(EMI)能力。
信號定義
差模電壓((V{DM}))定義為兩條信號線間的電位差:
$$ V{DM} = V+ - V- $$
其中 (V+) 與 (V-) 分别代表正負信號線的對地電壓,二者幅值相等、極性相反。
抗幹擾機制
外部電磁幹擾在兩條信號線上産生的噪聲通常為同向的共模噪聲((V{CM}))。接收端通過差分放大器僅放大(V{DM}),而抑制共模分量,信噪比(SNR)得以提高。
典型應用場景
IEEE标準術語
IEEE 100《電子與電氣術語标準詞典》将差模信號定義為“在對稱傳輸線中,大小相等、方向相反的信號分量”(IEEE Std 100-2000, Clause 161)。該标準強調其在降低電磁輻射方面的優勢。
來源:IEEE Xplore Digital Library
信號完整性理論
在高速數字電路設計中,差模傳輸通過抵消電流回路産生的磁場,減少串擾和EMI。此原理在Howard Johnson的著作《High-Speed Digital Design》第3章中有詳細建模分析。
來源:Prentice Hall出版
醫療設備應用規範
IEC 60601-1醫用電氣設備安全标準要求生物電信號采集采用差模放大設計,以抑制50/60Hz工頻幹擾(IEC 60601-2-47:2021, Section 201.12)。
來源:國際電工委員會(IEC)官網
注:術語“差模”在早期中文文獻中亦作“差動模式”,現代工程領域已統一為“差模”。其英文術語“Differential Mode”區别于“Common Mode”(共模),二者共同構成混合模信號分析的基礎框架。
差模信號(Differential Mode Signal)是電子系統中信號傳輸的基本模式之一,其核心特征是兩個信號幅度相等、極性相反,且通過兩根導線的差值傳遞信息。以下從定義、特點和應用三方面詳細解釋:
差模信號是指一對傳輸線中,兩信號幅度相等但方向相反的分量。其數學表達式為:
$$
V_d = V_1 - V_2
$$
其中,( V_1 ) 和 ( V2 ) 分别為兩根導線上的信號電壓。
與之對應的共模信號(Common Mode Signal)則是兩信號對地的平均值:
$$
V{cm} = frac{V_1 + V_2}{2}
$$
抗幹擾性強
差模信號通過兩線間的差值傳遞信息,能有效抑制共模幹擾(如電磁噪聲)。例如雙絞線傳輸中,外界幹擾對兩線的影響近似相同,差值幾乎不變。
對稱性要求高
理想情況下,兩信號需嚴格保持幅度相等、極性相反。實際電路中,對稱性越好,共模抑制能力越強。
典型應用場景
以的比喻為例:
假設兩人(A、B)分别站在兩艘船上,通過拉手感知彼此動作。
差模信號通過差值傳輸實現高抗幹擾性,是精密測量和高速通信的關鍵技術。其設計需注重信號對稱性,并配合共模抑制比(CMRR)高的電路以優化性能。
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