“共模噪声”这个词，在 EMC 资料和标准文件里经常出现。但很多人在使用时，其实并没有真正弄清“它和差模有什么不同”“为什么共模容易去除”。
本文从定义出发梳理这两种模式，并用滤波电路和等效电路解说共模滤波器是如何工作的。
信号一定通过“两条线”传输
先从基础确认。电信号一定是由去线和回线两条线构成环路来传输的。即使电路图上只画了一条线，作为公共回线的地线也一定存在。
“存在两条线”这一事实，正是思考共模与差模的出发点。
差模与共模的定义
在讲公式之前，先用具体的画面来想。假设从 IC 伸出两条线（D+、D−），把信号送到远处的接收端。
设计者有意发送的信号，会在这两条线上加载相反的波形。D+ 上升到高电平的瞬间，D− 下降到低电平。在接收端把两个电压相减，就能取出振幅翻倍的干净信号。这就是差模（差分模式）。
另一方面，从外部飞来的噪声，由于两条线紧挨着并行走线，会以相同的时刻、相同的方向同样地加载到两条线上。D+ 和 D− 上叠加的是完全相同形状的噪声。这就是共模（同相模式）。
用电压公式表示如下。设两条线（A 线、B 线）相对地的电压分别为 EA、EB：
差模（差分模式）是两条线之间的电压差：
EN = EA − EB这就是作为“信号”使用的电压。由去线和回线上反方向流动的一对电流形成。
共模（同相模式）是共同加载在两条线上的电压：
EC = (EA + EB) / 2它是两条线以相同方向、相同大小变动的模式。用上图来说，反相加载的波形部分对应 EN，同相叠加的噪声部分对应 EC。
用电流来重新表述：
- 差模电流：在两条线上反方向流动的（往返）电流
- 共模电流：在两条线上同方向流动的电流
“想要的信号”是差模，噪声则两种模式都会叠加
设计者有意发送的信号一定是差模。不会用共模来发送信号（因为回流路径会变得不稳定）。
而噪声则是自己叠加上来的。差模噪声和共模噪声两者都存在。
这里是重要的区别：
- 差模噪声：与信号同模式 → 无法与信号区分。若频率相距足够远可用滤波器去除，但原理上难以去除。
- 共模噪声：与信号不同模式 → 可利用模式的差异来去除。
共模噪声“更容易处理”，正是因为可以利用这种模式的差异。
共模噪声何时变得有害
共模是“两条线以相同方式变动”，所以理论上不应影响差分接收的接收器。就像电车匀速行驶时，乘客在车内跳起会落回原位——同理，只要整个系统一致地变动，就不会产生误差。
问题发生在共模电压的大小因地点而异时。
例如，用信号线连接相隔较远的两台设备，各自在不同地点接到大地，大地电位会因地点而略有差异。这个电位差会作为共模电压加在两台设备之间，并可能转化为差模噪声。
共模与差模的“滤波器差异”
普通的低通滤波器（RC 滤波器、LC 滤波器）只能去除差模。为什么？因为它准备了差模的旁路路径（经电容的短路路径），却没有旁路共模的路径。
共模滤波器则具有旁路共模的路径（对地电容）。
共模扼流圈（CMC）
共模滤波器的核心元件是共模扼流圈（CMC）。它是把两条线以同方向绕在同一磁芯上的电感：
- 差模电流：两条线的磁通相互抵消 → 电感低 → 让信号通过
- 共模电流：两条线的磁通相加 → 电感高 → 予以阻止
用差分接收器去除
除滤波器之外的另一种手段，是使用差分接收器（差动接收器）。
差分接收器只检测两个输入的“差电压（差模）”。由于共模成分等量地加载在两个输入上，取差后即被抵消。
RS-422/RS-485 等差分接口标准之所以在长距离、噪声环境下很强，原因就在这种差分接收。即使在不共地的设备之间，也能一边抵消共模噪声一边接收信号。
总结
- 差模是两条线的“差电压”，共模是“共同电压”。
- 想要的信号是差模。噪声两种模式都会叠加。
- 共模噪声可利用模式的差异来去除——所以“容易去除”。
- 共模滤波器（CMC＋Y 电容）只对共模呈现高阻抗。
- 差分接收器抵消共模，只取出信号。
把共模与差模区分开来思考，会成为滤波器选型、基板设计、线缆选择等一切噪声对策的判断基准。
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