
【電】 common-mode signal
共模信號(Common-mode signal)是電子工程和差分電路中的核心概念,指同時出現在差分系統兩個輸入端且幅度、相位相同的幹擾信號。其英文直譯為"common-mode signal",定義為兩個輸入端相對于參考地(如系統地)存在的相同電壓成分。例如,在差分放大器中,共模信號表現為輸入端口V⁺和V⁻對地的電壓波動一緻,而理想差分放大器僅放大差值信號(差模信號),抑制共模分量。
從工程應用角度,共模信號主要來源于以下三類幹擾源:
根據IEEE 1100-2005标準,有效抑制共模信號需采用雙重策略: $$ V_{cm} = frac{V_1 + V_2}{2} $$ 其中V₁和V₂為兩輸入端的對地電壓,該公式量化了共模電壓的強度。實際工程中通過增加共模扼流圈、采用屏蔽雙絞線、優化PCB布局等方法來提升共模抑制比(CMRR)。
在生物醫學儀器等精密測量領域,美國國家儀器公司(NI)的白皮書指出,當心電信號采集時,人體與設備間的50Hz共模幹擾可達數伏特,此時需要CMRR>100dB的儀表放大器才能有效提取微伏級生理信號。
共模信號是電子電路中與差分信號相對應的概念,主要用于描述差分放大器或儀表放大器中的輸入信號特性。以下是詳細解釋:
共模信號是指同時作用在差分電路兩個輸入端(同相端和反相端)的相同信號,其特點是大小相等、極性(相位)相同。例如,在雙線傳輸中,若兩根導線上的電壓幅度和相位完全一緻,則稱為純共模信號。
共模信號的電壓可通過以下公式表示:
$$
V_{text{com}} = frac{V_1 + V_2}{2}
$$
其中,( V_1 ) 和 ( V2 ) 分别為兩個輸入端對地的電壓。共模信號與差模信號(( V{text{diff}} = V_1 - V_2 ))共同構成完整的信號分析。
共模信號可能由以下因素引起:
總結來說,共模信號是電路設計中需重點關注的非理想信號成分,通過合理設計(如提高CMRR)可有效減少其對系統的影響。如需進一步了解,可參考《模拟電子電路》教材或差分放大器相關技術文檔。
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