1、什麼是共模信号，什麼是差模信号？
從大家比較熟悉的兩種家用裝置說起，一個叫空氣斷路器，一個叫漏電保護器。
空氣斷路器俗稱"空開"，主要作用是短路保護和過載保護，簡單來說就是當L、N短路或者負載太重，導緻電流I過大，進而斷開開關，切斷電源，起到保護裝置。它的主要功能是保護線路和裝置，對于人體觸電并不能保護，因為通常裝置正常工作的電流（安培級）是遠遠大于人體能承受的極限電流（毫安級）。
圖1-空氣斷路器
于是，人們又發明了一個叫做"漏電保護器"的裝置，那麼漏電保護器又是如何保護人體的呢？它的工作原理又是如何的呢？
裝置正常工作時，火線和零線上的電流應該是一進一出，大小相等，方向相反的，但此時有人一不小心觸摸到了火線，更不幸的是他的腳下直接裸腳與大地連接配接的，那麼肯定就有一部分電流通過人體流向大地了。當漏電保護器發現I+≠I-，那麼肯定知道有一部分電流通過其他途徑漏到大地了，當這個漏電電流值超過某個值（毫安級），就自動斷開開關，防止人體繼續觸電。
圖2-漏電保護器
這就是兩種開關基本原理，這兩種開關模型中就蘊含了差模信号和共模信号的理念。
簡單來說，空氣開關保護的就是差模信号不要超标，漏電開關保護的就是共模信号不要超标。
2、電子産品中的共模信号與差模信号
現在，将視線從生活中的應用，拉回到電子産品的設計中來。根據安培環路定律，電流永遠需要一個完整的環路，電流要經過完整環路回到源頭。
圖3-電流驅動與傳回路徑
這個環路裡面，信号的傳輸路徑有兩條，一條是驅動路徑，電流從驅動端到接收端。也就是大家在原理圖上繪制的各種信号網絡，另一條是從接收端傳回電源，叫傳回路徑，看上面的圖，信号傳輸路徑，有驅動路徑和傳回路徑，這兩個路徑上，電流大小是相等，方向是相反的。
差模電流是産品正常工作電流，它傳送的有用信号，是真正需要裝置需要的電流。
如下面原理圖中的GND 就是公共端的意思，也可以說是"地"，但這個"地"并不是真正意義上的"地"。是出于應用而假設的一個"地"，對于電源來說，它就是一個電源的負極。
圖4-電路圖中的公共端
下面再說說共模信号。
電路中還有一種電流，共模電流，這個像狗皮膏藥，如影随形，正如漏電保護器中的漏電流，是無用信号，是禍害。下面我們就來看共模電流，先來看看高頻分布參數效應，高頻分布參數效應，在任何電路中，任何兩個導體之間都會形成分布電容。
圖5-共模與差模回路
隻要是導體，就有分布電容，是以，工作電路難免和周邊導體之間形成分布電容，比如和機殼，和水準參考接地平闆，和I/O 線纜，甚至和人體都會形成分布電容，分布電容任何時候都存在， 隻是大小不同而已。而這些分布電容，為交流信号提供了一個通路，是以會有一部分電流從差模回路中逃逸出來，通過電容傳回信号源。
如上圖5所示，綠色回流路徑為産品正常工作所需要的電流回路，它們可預知的，易感覺的，因為它們大小相等，方向相反，稱為差模電流。但另外一個由于等效分布電容的存在，而産生的回流路徑，它們不可預知，不是事先設計的，難測量的，它們通過電路闆上的全部路徑，包括差模的驅動路徑和傳回路徑，通過分布電容，最終流回來電源端，因為它們方向相同，是以稱為共模信号。
小結：共模，是差模的附屬的産物，原本不應該出現，也和我們電路的工作一毛錢關系也沒有，即共模電流是産品工作時不需要的電流，是無用的幹擾。它就如漏電保護器中的漏電流一樣，是我們不期望有的，于是在電路設計時，我們需要考慮如何盡可能地抑制共模信号的産生。
3、三種産生共模幹擾的方式
在兩個裝置之間傳輸電源或者信号的傳輸線至少有兩根，一條去路，一條回路，如圖6所示
圖6-信号傳輸示意圖
電源或者信号在傳輸過程中一般有三種可能會産生共模幹擾。
第一種：外界電磁場在傳輸線1和傳輸線2上同時感應出電壓，由此感應電壓産生感應電流并在傳輸線上傳播。這種方式是由于第三方幹擾源導緻的，比如裝置處于強磁場環境中，這也是為什麼産品要做電磁相容設計的原因。
圖7-第三方幹擾源産生共模幹擾
第二種：裝置1和裝置2的接地點GND1和GND2電位不相同，導緻實際的兩個裝置之間存在壓差，進而産生感應電流在兩根傳輸線上傳播，這種方式正如上篇文章說的PHY晶片損壞原因一樣——PHY晶片為啥總是莫名其妙壞了？如圖8所示：
圖8-地電位差産生的共模幹擾
第三種：傳輸線1和傳輸線2與大地存在電位差，也就是兩個導線做去路，地線做來路，這樣電纜上同樣也會存在共模電流，如圖9所示。這種方式并不存在第三方幹擾源，而是屬于裝置自身的高頻信号通過非設計路徑傳輸到大地中了，這種方式也比較難排查。
圖9-裝置自身産品的高頻信号傳輸到大地
4、如何減小共模幹擾
通常采用以下方法減小共模幹擾的影響：
1．屏蔽和絕緣：使用屏蔽電纜或屏蔽盒，以阻止外部幹擾信号進入信号線或電路。
2．差分信号：使用差分信号傳輸，其中信号由兩個相對的信号線組成，共模幹擾信号會在兩個線上産生相同的影響，進而在接收端可以被抵消。
3．地線設計：優化地線和接地系統，以減小地線噪聲和共模幹擾。
為了将共模電流旁路到地，可以在靠近連接配接器處，把印刷電路闆的接地平面分割出一塊，作為“無噪聲”的輸入/輸出地，為了避免輸入/輸出地受到污染，隻允許輸入/輸出線的去耦電容和外部電纜的屏蔽層與“無噪聲”地相連，去耦環路的電感應盡可能小。這樣，輸入/輸出線所攜帶的印刷電路闆的共模電流就被去耦電容旁路到地，外部幹擾在還未到達元器件區域時也被去耦電容旁路到地，進而保護了内部元器件的正常工作。
4、使用共模電感來增加共模阻抗，進而減小共模電流，比如下圖的共模電感L。
圖10-共模電感
将兩根導線同方向繞制在鐵氧體磁環上就構成了共模扼流圈，直流和低頻時差模電流可以通過，但對于高頻共模電流則呈現很大阻抗，由共模輻射模型等效電路可知，共模阻抗增大導緻共模輻射電流減小，進而共模輻射場強被抑制。