差分信號路徑上的無端接共模路徑意味著什么

您是否注意到了差分信號在高性能信號路徑中正日益占據(jù)主導地位？差分信號可提供多種優(yōu)勢！我一直在考慮這樣一個事實，即每個差分信號路徑都有一個與其相關的寄生共模信號路徑。

在差分信號路徑中，大部分環(huán)境噪聲都可作為共模噪聲耦合。很多差分器件都能很好地抑制這種噪聲。下面是 LMH6881 可編程差分放大器 （PDA） 的共模抑制比 （CMRR） 圖示。

CMRR 可確定差分信號受共模噪聲干擾的“污染程度”。這個數(shù)值非常重要，但事情也不完全如此。

保護差分信號固然重要，但共模噪聲情況也值得考慮。如果噪聲傳到另一個器件，該器件就需要抑制它。下圖是相同 LMH6881 放大器的共模增益。

我們從這兩張圖中能確定幾個要點。

首先，在低頻率下，共模抑制和共模增益（衰減）都非常有用。

然而，在較高的頻率下會怎樣呢？CMRR 和共模衰減都開始變差。如果所涉及的系統(tǒng)在極高頻率下具有很大的噪聲（例如本地振蕩器或混頻器寄生信號），那么對噪聲而言會怎樣呢？

正如我們從 CMRR 與共模增益圖中可以看到的那樣，放大器防止共模噪聲進入差分信號的能力以及減弱共模噪聲的能力，在更高頻率下都會顯著降低。這就意味著即使采用差分信號，系統(tǒng)設計對噪聲的隔離和控制依然很重要。

差分信號傳輸線路需要可實現(xiàn)最佳性能的端接。這與單端傳輸線路無異。要減少反射和不需要的信號輻射，傳輸線路的寬帶終端非常重要。至少從差分角度來看，大多數(shù)系統(tǒng)設計人員都會很仔細地端接差分傳輸線路。但是共模端接經(jīng)常被忽略。

差分信號路徑上的無端接共模路徑意味著什么？

會有兩個主要問題。

在共模路徑無端接時，信號路徑很有可能會收到外部源共模噪聲。

由于浮動或無端接共模原因，有源器件（放大器、混頻器和 ADC）可能會出現(xiàn)負載情況，其可導致性能降低。例如，很多差分放大器都具有控制共模信號的有源電路。有些共模負載情況會降低這些電路的相位裕度。

濾波器通常可用于減弱超出有源系統(tǒng)器件能力的噪聲和寄生信號。不過，差分濾波器完全無法減弱共模噪聲，除非經(jīng)過專門設計。

既然我們已經(jīng)知道了差分信號路徑中出現(xiàn)的、有關寄生共模的潛在問題，那么有一個問題就是，我們應該如何解決這些問題？本文篇幅有限，請關注我下一篇博客，到時我將概括介紹一些有助于緩解共模噪聲的方法。

責任編輯：haq