我想大多數(shù)電子行業(yè)從業(yè)人員第一次聽到差模和公模,都是源自于放大器部分的學習過程,這里有一種電路叫差分放大電路,他可以抑制共模信號。
其實很多中文的概念本身就迷惑人,不如直接講述原理,一個概念是怎么被發(fā)現(xiàn)然后被定義的,這段歷史講清楚,叫什么模可能也就不重要了。
工作中也經常遇到這樣的人,喜歡用專業(yè)名詞加強溝通的障礙,你身邊肯定有這樣的人。
定義一個名詞或者縮語,本質是為了雙方都懂的人提供溝通的便利,然而總是有那么一部分人喜歡利用這個信息差,你越是不懂,他越是整這樣的縮語進行強奸式表達,也不獨怪他,就有那么一些領導不認為是被強迫,反而誠意相迎。
好了,扯遠了,我們把淡撤回來,說說什么是差模信號和共模信號吧,我用個人的理解來說明,不是定義,不保證絕對正確。
首先,我認為之所以分為共模和差模信號,一定是針對 2條以上的傳輸線來說的。
如果是一條傳輸線的話,我不知道跟誰差,也不知道跟誰共。
其次,我感覺這個共模信號并沒有什么卵用,我實在想不出我們的電路系統(tǒng)中需要一個共模信號,如果有,我用一條線傳輸就好了。
基于上面的兩點,我們先看看對我們有用的差模信號。
任何電信號的傳遞都是電流閉環(huán)的傳遞,請記住這句話!
我們假設我要用我的 IO 口給你的 IO 傳輸一個高電平,通知你該學習了,那么整個回路應該如下圖所示,是一個電流的閉環(huán),而不是傳遞一個電壓過去就結束了。
如上圖中的電流 I1 和電流 I2,他們一定是同一個電流,不管 Connect 怎么連接,繞多遠,電流從我的IO口出來,必須得再從我的 GND 上回來,因此,我們說任何信號的傳遞,都是一個電流的閉環(huán)傳遞。
我們把一來一去的兩根線叫做一對傳輸線,那么上面的電流從我們的視角看來是大小相同,方向相反的,因此它就是所謂的差模信號。
共模信號是怎么來的呢?
人類生活在地球上面,那就不能看人類自己,不能忽略地球的存在,我把上面的IO 通信模型再畫完整一些。
看到了沒,我在電路的下面增加了一個大地,人都站在地面上,更何況電路呢?是吧?
那么這個時候,如果天空閃過一道閃電,正好擊中在我的 Vcc 部位,勢必會讓我的 IO 以及我的 VSS上面都拉高一下,雖然拉的很高,但是只是一瞬。不過這個脈沖信號就會通過那一對傳輸線傳輸給你一部分,然后從你的腳上進入大地。
這個信號就是我們要聊的共模信號。
為什么這個共模信號要這樣傳輸呢?跟大地有什么關系呢?
我們得從“任何電信號的傳遞都是電流閉環(huán)的傳遞”這句話來突破,先在電路模型中找到這個閉環(huán)電流吧。
雷電的本質是云朵和大地中間形成了一個 big 電容,這個 big-C 電壓太高了,于是擊穿了空氣,找到了一條阻抗最小的路徑跑了下來。
好巧不巧,咱倆握手的時候,正好在這條路徑上,那么就會有一部分電流從咱倆的頭部穿過身體,從鞋底和大地的寄生電容上流出去,回流到那個 big-C 的負極。
其實,這也是一個放電回路而已,只不過在我們這個局部的電路板上看來,只是一個沒頭沒尾的電流,那必然對于我們的局部電路來說是干擾無疑了。
那研究電路設計的人不能每次都把外面這個環(huán)路講一遍,在討論局部如何處理這個脈沖電流吧,于是咱們給他起個名字吧:流在咱自己田里的都叫差模,別人流到我們的田里的都叫差模。