在函数发生器中，COM端口（公共端）的单端模式和差分模式是两种常见的信号输出方式，适用于不同的电路需求和测试场景。以下从原理、特点、应用场景等方面进行详细对比和解释。

一、单端模式（Single-Ended Mode）

1. 原理

• 信号定义：单端模式仅使用函数发生器的正极（+）和COM端口，信号从正极输出，COM端口接地（GND）。

• 信号参考：输出信号的电压是正极相对于COM端（地）的电位差。例如，若设置幅度为5V，正极输出+5V（相对于COM）。

2. 特点

• 简单连接：只需一根信号线（正极）和一根地线（COM），接线方便。

• 抗干扰能力较弱：由于信号线与地线之间存在电位差，容易受到外界电磁干扰（EMI）的影响。

• 适用于低频或短距离传输：在低频或短距离情况下，干扰影响较小，信号质量可满足要求。

3. 应用场景

• 普通放大器测试：输入单端信号，测量放大器的增益和频率响应。

• 低频信号传输：如音频信号、低速数字信号等。

• 简单电路调试：如LED驱动、继电器控制等。

4. 示例

• 电路连接：

• 函数发生器正极（+） → 放大器输入端

• 函数发生器COM → 放大器地（GND）

• 信号波形：输出为正弦波、方波等，幅度为相对于地的电位差。

二、差分模式（Differential Mode）

1. 原理

• 信号定义：差分模式使用函数发生器的正极（+）和负极（-），COM端口可接地或悬空。信号是正极和负极之间的电位差。

• 信号参考：输出信号的电压是正极相对于负极的电位差。例如，若设置幅度为5V，正极输出+5V，负极输出-5V，差分信号为±5V。

2. 特点

• 抗干扰能力强：由于信号是正负极之间的电位差，外界干扰对两者的电位影响相同，差分信号可有效抵消干扰。

• 适用于高频或长距离传输：在高频或长距离情况下，差分信号可显著提高信号质量。

• 需要双端连接：需要两根信号线（正极和负极），接线稍复杂。

3. 应用场景

• 高速通信电路：如以太网、USB、HDMI等，差分信号可减少电磁干扰（EMI）和串扰。

• 高精度测量：如传感器信号、高精度ADC输入等，差分信号可提高信噪比（SNR）。

• 抗干扰要求高的场合：如工业控制、汽车电子等。

4. 示例

• 电路连接：

• 函数发生器正极（+） → 电路输入端1

• 函数发生器负极（-） → 电路输入端2

• 函数发生器COM → 可接地或悬空（根据电路需求）

• 信号波形：输出为差分正弦波、方波等，幅度为正负极之间的电位差。

三、单端模式与差分模式的对比

四、COM端口在差分模式中的作用

• 接地或悬空：

• 接地：若COM接地，差分信号的正负极仍相对于地有电位差，但负极可能不直接接地，而是通过电路形成回路。

• 悬空：COM悬空时，差分信号完全由正负极之间的电位差决定，适用于完全对称的差分电路。

• 参考电位：COM端口在差分模式中可作为参考电位，但信号的完整性主要由正负极之间的电位差决定。

五、实际应用建议

1. 优先选择差分模式：

• 在高频、长距离或抗干扰要求高的场合，优先使用差分模式。

• 例如，测试高速ADC或DAC时，差分信号可提高信噪比（SNR）。

2. 单端模式适用于简单场景：

• 在低频、短距离或简单电路中，单端模式接线方便，成本更低。

• 例如，调试普通放大器或驱动LED时，单端信号足够。

3. 注意COM端口的连接：

• 在差分模式中，COM端口是否接地取决于电路需求，需根据具体设计选择。

六、总结

• 单端模式：简单、经济，适用于低频、短距离或抗干扰要求低的场合。

• 差分模式：抗干扰能力强、信号质量高，适用于高频、长距离或抗干扰要求高的场合。

• COM端口：在单端模式中作为地线，在差分模式中可作为参考电位或悬空，具体连接方式需根据电路需求决定。

通过合理选择单端或差分模式，并正确连接COM端口，可确保函数发生器输出的信号满足电路测试和调试的需求。