一直以来，都难以理解差模和共模这两个概念，什么差分信号、差模信号、共模信号，差模干扰、共模干扰……虽然看了一些资料，但貌似说法还挺多的，理解起来仍然是一头雾水。所以，专门用一篇文章来好好研究下这个问题。
单端传输
单端传输就是只用一根线传输信号，外加一根参考线，也就是地线
信号线上传输的就是信号线和地线之间的电位差。
也就是说，传输的就是实在的电压值，因为电压也是以地为参考的。
单端传输的优点就是成本低。
不过缺点也很明显，那就是抗干扰能力较差，因为传输的是对地的电位差，即常规的电压值，只要输入端有一点干扰，输出端就会存在这种干扰。也就是说，单端信号对地电压会发生波动，这种波动会影响信号的幅度，从而信号质量会大大降低。
所以，一般单端传输用于近距离传输，并且适合于高幅度信号，不适合于低幅信号，因为小信号更容易受到干扰。
网上很多地方都把单端传输叫做单端信号，其实是不严谨的，单端传输是一种信号的传输方式，而不是指一种信号。以后看到别人有这种说法，注意不要被误导了。
其实我们常规计算电压的方式，就是一种单端传输，因为电压的定义是针对地而言的。
单端信号
单端传输中，传输线上传输的信号，可以叫做单端信号。
差分传输
差分传输就是用两根线来传输信号，加上地线，一共就是三条线。
差分传输的两条信号传输线会随着地端同时变化，如果有干扰，两条线一起干扰，相减就没了。因此差分传输的抗干扰能力比较强。
另外，两条传输线也会抑制电磁干扰（EMI），原理为：两根线靠得很近且信号幅值相等，这两根线与地线之间的耦合电磁场的幅值也相等，同时他们的信号极性相反，其电磁场将相互抵消。因此对外界的电磁干扰也小。
差分传输也有缺点：在PCB设计时，单端信号可以只有一根信号线，地线走地平面。然而差分信号一定要走两根等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的线，这样会发生走线密集的情况。
网上很多地方都把差分传输叫做差分信号，其实是不严谨的，差分传输是一种信号的传输方式，而不是指一种信号。以后看到别人有这种说法，注意不要被误导了。
差分信号
差分传输中，两条传输线上传输的信号之差，可以叫做差分信号，它不是指一对信号，而是指相减之后得到的信号。
单端信号其实可以看作是一种特殊的差分信号，因为单端信号本质上是信号线针对地线的差分信号。
还有重要的一点是：所有的信号，或者说电压本身，其实就是一种差分，因为电压是两个点的电位之差，是一个点减去另一个点得到的差值。
可以这么说：电压=差分信号
差模信号和共模信号
在差分传输中，有三条线，两条信号线，一条地线。
实际的应用就是在差分运算放大器中。
比如
差分运放中，两条输入信号线的差值，就是我们要的差分信号，这里的差分信号就叫做差模信号，差模信号就可以看作上面信号源VDM两端的电压值，大小相同，方向相反。
同时，两条信号线上各自相对地加了个电压值VCM，这一对电压值叫做共模信号。如果这个信号是由干扰而来比如受到空间中的电磁干扰影响，那就可以叫做共模干扰。
先不看加的VCM，当运放两条信号线上的电位相减时，正常来说，得到的就是我们想要的差模信号，即差分值，也就是两端电压；
假设上方电压值为V1，下方电压值为V2，则V1-V2=VDM=2V1，V1和V2方向相反，大小相同；
当加上VCM之后，因为两个VCM是一样的，所以就会在相减时将这对共模干扰给抵消掉，此时共模干扰就不会对后续电路产生进一步的影响。
假设上方电压值为V1，下方电压值为V2，则(V1 + VCM) -( V2 + VCM) =VDM；
但是，如果共模信号因为某些原因不相等，那么，就会导致相减时，共模信号抵消不掉，反而会因为共模信号之间存在差值，而将这种共模信号转变成了差模干扰，混在了真实的差模信号之中，这个干扰如果经过放大器，就会被放大，后续放大的级数越多，不断叠加，影响越大。
举个例子说明：
上图中，我们的目标信号是Vdm，也就是差模信号；
当两端都加上个VCM即共模信号；
VDM+VCM-VCM=VDM，只要共模干扰被抵消掉，就不会产生差模干扰。
再捋一捋
其实共模信号和差模信号就是人为定义的两种信号：
差模信号：大小相等，方向相反的交流信号；双端输入时，两个信号的相位相差180度
共模信号：大小相等。方向相同。双端输入时，两个信号相同。
我们把满足上述条件的信号分别称为差模信号和共模信号。
我们的交流信号源本身就是一种差模信号，是我们需要的。
共模信号一般都是以共模干扰的形式存在。
差模信号中如果出现了满足差模定义的干扰，我们就称之为差模干扰。
差模干扰会混在真实的信号之中，所以对后续的输出影响较大。
差模干扰和共模干扰
对于一对信号线A、B：
差模干扰相当于在A与B之间加上一个干扰电压；
共模干扰相当于分别在A与地、B与地之间加上一个千扰电压。
像平常看到的用双绞线传输差分信号就是为了消除共模噪声，原理很简单，两线拧在一起，受到的共模干扰电压很接近，Ua - Ub依然没什么变化，当然这是理想情况。实际应用中，温度的变化、各种环境噪声的影响都可以视作为共模噪声信号。但如果在传输过程中，两根线的对地噪声哀减的不一样大，使得两根线之间存在了电压差，这时共模噪声就转变成了差模噪声。共模干扰一般是以共模干扰电流存在的形式出现的，一般情况下共模干扰电流产生的原因有三个方面:
1. 外界电磁场在电路走线中的所有导线上感应出来电压（这个电压相对于大地是等幅和同相的），由这个电压产生的电流。
2. 由于电路走线两端的器件所接的地电位不同，在这个地电位差的驱动下产生的电流。
3. 器件上的电路走线与大地之间有电位差，这样电路走线上会产生共模干扰电流。
器件如果在其电路走线上产生共模干扰电流，则电路走线会产生强烈的电磁辐射，对电子、电气产品元器件产生电磁干扰，影响产品的性能指标；另外，当电路不平衡时，共模干扰电流会转变为差模干扰电流，差模干扰电流对电路直接产生干扰影响。对于电子、电气产品电路中的信号线及其回路而言:差模干扰电流流过电路中的导线环路时，将引起差模干扰辐射，这种环路相当于小环天线，能向空间辐射磁场，或接收磁场。
共模干扰作为EMC干扰中最为常见且危害很大的干扰，抑制它的方法除了滤波外，还可以通过对信号线路进行屏蔽，在PCB 板上大面积铺地降低地线阻抗来减少共模信号强度等方法。
差模输入阻抗
差模输入阻抗可以用来描述电路对差模信号的接受能力，通常也就是对实际信号的接收能力。
差模输入阻抗是指以差模信号作为输入时，电路对这信号的阻抗特性，在差分放大和运算放大器等差模信号处理电路中，差模输入阻抗是一个重要的性能指标。
差模输入阻抗可以用来描述电路对差模信号的接受能力。当差模输入信号源的阻抗与差模输入阻抗相等时，电路能够充分接受差模信号，实现高增益的差模放大。而当差模输入信号源的阻抗与差模输入阻抗不匹配时，信号源与电路之间会存在反射和功率损耗，导致差模放大器的性能下降。
差模输入阻抗的计算方法与常规的输入阻抗类似，可以通过输入电流与输入电压的比值来求得。在差模信号情况下，输入电流是两个输入端电流之和，输入电压是两个输入端电压之差。因此，差模输入阻抗可以表示为差模输入电压与差模输入电流之比。
差模输入阻抗的大小与电路的结构和参数有关。一般来说，差模输入阻抗与电路的输入电容、输入电阻等参数相关。在差分放大器中，输入电阻是一个重要的参数，它可以决定差模输入阻抗的大小。输入电阻越大，差模输入阻抗越大，电路对差模信号的接受能力越强。
为了提高差模输入阻抗，可以采取一些措施。一种常见的方法是使用差模输入电阻大的晶体管作为输入级，同时采用差模对称的电路结构。此外，还可以通过增加电路的负反馈来提高差模输入阻抗。负反馈可以将输入电阻变大，减小输入信号源与电路之间的阻抗不匹配，从而提高差模输入阻抗。
差模输入阻抗对于差模信号处理电路的性能影响非常重要。一个好的差模输入阻抗可以保证信号源的能量充分传递给电路，实现高增益的差模放大。因此，在设计差模信号处理电路时，需要考虑差模输入阻抗的大小，以保证电路的性能和稳定性。
差模输入阻抗是差模信号处理电路中的一个重要性能指标。它可以描述电路对差模信号的接受能力，影响着差模放大器的增益和性能。通过合理选择电路结构和参数，以及采取适当的措施，可以提高差模输入阻抗，实现高性能的差模信号处理电路。有一些分析过程可以参考：
共模抑制比
上面说了，共模信号一般都是以共模干扰的形式来存在的，所以需要去掉这种干扰。
共模抑制比(CMRR) 是指差分放大器对同时加到两个输入端上的共模信号的抑制能力。
通常用对数来表示：
更多了解可参考：
