关于差分信号的共模电压的问题

Question

有个问题一直不明白，希望大侠们帮帮我：
差分信的号共模电压，一直不明白是怎么回事。我现在有个差分晶振，输出信号为LVDS电平，我用万用表分别测量它的正、负输出端的直流电压，均为1.1V，然后我用两个示波器探头同时测量它的正、负输出端波形，波形如下面第一个图所示。可见，正、负两端波形都叠加有1.1V左右的直流偏置，峰峰值都为200mV左右，并且两路信号反相。然后用差分探头测量时钟波形，如下面第二个图所示，可见，信号在地线上下摆动，峰峰值也为200mV左右。
那么，共模电压到底是怎么一回事？我记得好像有个公式：共模电压=（正端高电平+负端低电平），再除以2，这样说来，我这个时钟的共模电压应该为1.1V，但是这个具体表现在哪个地方呢？从哪里可以看出来？

Answer 1

共模电压的意思你已经说得很清楚了，没错。
至于用示波器的差分探头测量时，波形在地电压（0V）上下摆动，那是因为差分探头内有隔直电容，阻断了直流共模电压，只通过差模电压的缘故。

追问

请问一下，差模电压是不是正输出端电压减去负输出端电压？如果这样的话，从我的波形图可以看出，正、负输出端的直流偏置是一样的，那相减以后，不是应该就没有直流分量了？那共模电压又体现在哪里呢？

追答

是的，差模电压就是正输出端电压减去负输出端电压。
共模电压=（正端高电平+负端低电平），再除以2，你在前边也说过了，很对。比如一个既有共模成分也有差模成分的信号，其共模成分为10V、差模成分为2V，那么输入信号就应该是正端11V、负端9V，这11-9=2V是差模成分，而（11+9）/2=10V是共模成分。

追问

你好，我想问的是，是不是正、负端相减以后的信号，实际上就是在0V上下摆动的？还有，怎么样才能准确测量出共模电压？

追答

正、负端相减以后的信号，不一定就是在0V上下摆动，要看具体的性质，也有可能是直流信号。测量共模电压除了（11+9）/2=10V这个方法以外，就是测量隔直电容两端的电压差。

追问

那就我测出来这个单端波形而言（上面第一个波形截图），正负输出端的直流偏置一样，并且两路信号反相，那相减以后就是在0V上下摆动的啊，还是没体现出共模电压啊？

追答

要记住求共模电压是两个差分信号相加后除以2而不是相减后除以2，你总是反复地在这一点上出现误解。

追问

这点我知道，但我想问的是，共模电压是没有在差分波形中体现出来吗？

追答

在纯差分波形中（比如第二图）不会体现出共模信号，但是在第一图中，波形的平衡位置就是共模信号的位置。

追问

对了，我还有一个疑问：我测出来的单端信号的摆幅为200mV左右，那么差分摆幅应该在400mV左右才对啊，为什么测出来的差分波形显示摆幅为200mV呢？

追答

你是怎么测的？

Answer 2

你正负端输出是幅度一样的1.0-1.2，只是相位相反，叠加后峰峰值还是1.2-1.0=0.2，摆幅不变。

Answer 3

差分信号的共模噪声是指外部信号同时耦合到差分双绞线路的噪声，引起差分信号的电平抬升或者出现毛刺。

测量时我们将差分信号分别用两只探头接入示波器，通道Math相加，此时相加得到的波形耦合到两路差分信号的噪声和。

而我们表述“共模噪声”指的是对一路信号的干扰程度，所以需要在相加之后除以二。