共模滤波器和差模滤波器的区别及选型指南

【导读】共模滤波器和差模滤波器是信号处理中常用的滤波器，它们都可用于抑制共模干扰信号，提高信号质量。它们的工作原理、结构和应用场景都有所不同，需要根据具体需求进行选择和应用。

一、共模滤波器

共模信号是指在两个信号引脚上同时出现的噪声信号或干扰信号，例如来自电源线、地线等的高频噪声。共模滤波器主要用于抑制共模信号，通常由串联的电容器和电感器构成。电容器通常用于隔离直流信号，而电感器则用于隔离高频共模噪声。

共模滤波器的工作原理是将共模信号从不同引脚输入，通过电容器和电感器的串联组合，将共模信号滤掉。在差模信号上，由于两个引脚之间的电压并没有改变，不会受到滤波器的影响。

二、差模滤波器

差模信号是指两个信号引脚之间的电压差，例如从传感器中读取的信号等。差模滤波器主要用于提取差模信号和抑制共模干扰。通常由对称的输入电阻、对称的输出电阻和中心接地的电容器组成。电容器的中心引出两个引脚，一个引脚连接到输入电阻上，另一个引脚连接到输出电阻上。

差模滤波器的工作原理是将差模信号从不同引脚输入，差分信号被放大并输出，共模信号则被抑制。输出信号可以由一个低通滤波器进一步滤波，以得到更清晰的信号。

三、共模滤波器和差模滤波器的区别

1. 功能不同

共模滤波器主要用于抑制共模干扰信号，而差模滤波器主要用于提取差分信号和抑制共模干扰信号。

2. 结构不同

共模滤波器通常由串联的电容器和电感器构成，而差模滤波器通常由对称的输入电阻、对称的输出电阻和中心接地的电容器组成。

3. 作用不同

共模滤波器通过滤除共模噪声来提高信噪比，而差模滤波器通过放大差分信号来提高信号质量。

四、共模滤波器的选型

共模滤波器的选型方法，原则上，有不衰减数字信号、衰减噪声两个步骤。

首先，为了使数字信号无失真地通过，选择差分模式插入损耗小的器件。如图所示，数字信号波形的整形至少需要3次~5次以上的谐波成分，因此，通常选择带有数字信号的奈奎斯特频率fo的3xfo或者5xfo以上的截止频率。

另外，在近年的快速传输方面，为了补偿高频成分的衰减，一般会在发送端和接收端进行加重和均衡处理。此时，通过规范的一致性测试。在实际使用上如果没有问题，也可以采用低于3xfo以下频率的器件。