運算放大器的差模輸入與共模輸入是什么意思，怎么區別呢？

運算放大器（Operational Amplifier，簡稱Op Amp）是一種常見的電子元件，它可以用來放大電壓或電流信號，被廣泛應用于電路設計和控制系統中。其中，運算放大器有兩個重要的輸入信號：差模輸入和共模輸入。本文將詳細介紹其含義和區別。

一、差模輸入

差模輸入是指將兩個不同的信號分別輸入到運算放大器的兩個輸入端，然后取它們的差值作為輸出信號的輸入。這樣的電路稱為差分放大器，其輸入電路示意圖如下：



其中，$V_{in1}$ 和 $V_{in2}$ 分別為輸入信號，$V_{out}$ 為輸出信號，$V_{cc}$ 為正極電源，$V_{ee}$ 為負極電源。

在差分放大器中，$V_{out}$ 取決于 $V_{in1}$ 和 $V_{in2}$ 之間的差值，即 $V_{out} = A_d(V_{in1} - V_{in2})$，其中 $A_d$ 為差模放大倍數。可見，如果 $V_{in1}$ = $V_{in2}$，即兩個輸入信號一樣，則 $V_{out}$ = 0，輸出信號為零。

二、共模輸入

共模輸入是指將兩個信號同時接到運算放大器的兩個輸入端，即兩個輸入信號相同，然后取它們的平均值作為輸出信號的輸入。這樣的電路稱為共模放大器

在共模放大器中，$V_{out}$ 取決于 $V_{in}$ 和輸入端的公共模式信號。如果輸入端的公共模式信號發生變化，輸出信號也會發生變化。對于差分放大器，公共模式信號是兩個輸入信號的平均值。

三、差模輸入和共模輸入的區別

差模輸入和共模輸入的根本區別在于輸入信號的特性：

1. 差模輸入表示兩個不同的信號，而共模輸入則表示兩個相同的信號。

2. 差模輸入的輸出取決于兩個不同信號之間的電位差，而共模輸入的輸出取決于信號和輸入端公共模式信號之間的電位差。

3. 差模輸入通常用于對微小的信號進行放大，而共模輸入則通常用于對信號進行降噪和抵消干擾。

4. 差模輸入和共模輸入測量的實際電壓范圍不同。差模輸入主要測量輸入信號間的電壓差，而共模輸入主要測量輸入信號和公共模式信號的電壓大小，因此差模輸入的測量范圍比共模輸入更廣。

綜上所述，運算放大器的差模輸入和共模輸入是兩個非常重要的電路概念，它們分別起到放大和降噪的作用。差分放大器主要用于信號放大，而共模放大器主要用于干擾信號抑制。對于電子工程師來說，了解運算放大器的差模輸入和共模輸入的工作原理和特性是非常重要的，可以為電路設計和系統控制提供可靠的解決方案。