差分信号和共模信号是什么?


差分信号和共模信号是电子领域中两个重要的概念,它们在信号处理、电路设计以及电磁兼容性等方面具有广泛的应用和重要的意义。
差分信号
差分信号(Differential Signal)指的是一对在振幅上相等、相位上相差180°(即方向相反)且存在关联性的电信号。这种信号由两个部分组成:一个是正向信号,另一个是反向信号。两者不仅振幅相同,还共享一个直流电压VCM(即参考电势)。差分信号的本质是两个电压信号的差值,通过比较这两个电压的差值来判断发送端发送的逻辑状态。差分信号具有抗干扰能力强、提高信号完整性和可靠性等优势,是现代通信和信号处理中不可或缺的一部分。
差分信号在电路板上传输时,差分走线必须是等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的两根线,以确保信号的同步传输和差分效果。差分信号在高速数据传输、音频视频传输、模拟和数字信号处理以及测量和传感器系统等领域得到广泛应用。
共模信号
共模信号(Common Mode Signal,简称CMS)是指同时作用于差分放大器或仪表放大器同相、反相输入端的相同信号。这种信号以局部共通端或者接地为参考,在双线电缆的两根线上出现,幅度和相位都相同。共模信号也被称为对地感应信号或不对称信号,其分量表示为VCOM,纯共模信号则是VCOM=V1=V2,即两根线上的信号大小相等,相位差为0°。
共模信号的产生可以由多种因素引起,如电源线上的噪声、地线回路中的电流等。共模信号主要关注信号线对地的噪声和干扰,而差分信号则关注信号线之间的差异和变化。在实际应用中,需要抑制共模信号的干扰和噪声,以确保信号的准确性和可靠性。
差分信号与共模信号的关系
差分信号和共模信号在电路中常常同时存在。差分信号传输的是两个信号之间的差值,而共模信号则是这两个信号相对于地的共同部分。在差分信号传输过程中,共模信号往往被视为干扰信号,需要采取措施进行抑制。差分信号因其抗干扰能力强、信号完整性高等优点,在通信和信号处理领域得到广泛应用。而共模信号则需要通过电路设计、滤波等手段进行抑制,以减少对差分信号的干扰。
综上所述,差分信号和共模信号是电子领域中两个重要的概念,它们在信号处理、电路设计以及电磁兼容性等方面具有广泛的应用和重要的意义。在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的信号处理方法和电路设计方案,以充分利用差分信号的优势并抑制共模信号的干扰。
责任编辑:Pan
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