相信很多工程師在日常的調(diào)試工作中，或多或少會碰到共模電壓的問題，尤其在兩線制電流變送器接到模擬量輸入通道時，更容易產(chǎn)生誤解和歧義。因此，很有必要跟大家解釋一下共模電壓的問題。

如上圖：紅色的線和黑色的線組成一個電源軌，為什么稱之為電源軌(Rail)，這是翻譯英文過來的，在西方人眼中，兩根電源線，一正一負，就好像鐵路的兩條鐵軌一樣，而鐵軌的英文單詞是Rail。這兩條軌永遠平行，不能相交，否則火車將會翻車，電源線也一樣，正的和負的永遠不能短路，否則電源將會燒毀. 我們把電源稱之為軌，就是這個意思。

藍色的線代表信號1，其幅值為20V；紫色的線代表信號2，其幅值為16V。 信號1和信號2的幅值均在電源軌范圍之內(nèi)。

對于一個公共地端的系統(tǒng)來說，在穩(wěn)定時，任何一個信號的幅值不可能超出其電源范圍，否則這個系統(tǒng)將是不穩(wěn)定系統(tǒng). 將會出現(xiàn)e因子。

信號1和信號2的差模電壓定義為兩者的差值，這里，等于 20V-16V = 4V.。

信號1和信號2的共模電壓定義為兩者的和值，在除以2，這里，等于（20V + 16V）/ 2 = 18V.。

上面的圖用一個簡單的電路來表示就是如下圖：

節(jié)點1就是信號1，等于20V

節(jié)點2就是信號2，等于16V

現(xiàn)在讓我們把這個電路的節(jié)點1和節(jié)點2分別接入到我們的UN 231-0HC22模塊上進行測量，看看會有什么結(jié)果，如下圖：

UN 231-0HC22是4通道的模擬量測量模塊，其內(nèi)部測量電路是差分電路，也就是說對兩個輸入端A+和A-的信號差值進行放大測量。

這個例子中，撥碼開關(guān)是101，對應(yīng)的量程是10V，也就是說可以測量A+和A-之間的差值在10V范圍之內(nèi)，如果超出了10V，那么就超量程了，比如是12V，那么讀數(shù)會固定到32000，不成線性關(guān)系。

現(xiàn)在，A+等于節(jié)點1的電壓，等于20V

A-等于節(jié)點2的電壓，等于16V

A+和A-的差值等于4V，位于量程10V范圍之內(nèi)，參照上述的說法，UN 231-0HC22是能夠真實的測量出這個4V的差值信號，對應(yīng)的AIW0讀數(shù)應(yīng)該是12800。

但是，別高興太早，請大家仔細想想，哪里有什么不對勁的地方？ 沒錯，我們過多的關(guān)注A+和A-的差值，卻忘記了A+和A-的共模電壓值。

正是這個共模電壓值，才導(dǎo)致UN 231-0HC22處理不了這兩個信號. 這樣的測量，AIW0絕對不會是12800，大家感興趣的話可以做一下試驗?，F(xiàn)在回到UN 231-0HC22的技術(shù)規(guī)格書，如下圖：

可以看到紅色方框內(nèi)，有兩個指標(biāo)是有關(guān)于共模電壓的闡述，

1、共模抑制，這個參數(shù)在這里是針對交流信號的，因為共模電壓有直流共模電壓和交流共模電壓之分，這個參數(shù)主要針對交流共模電壓，40dB指的是對交流共模電壓抑制能力，數(shù)值越大，說明對共模電壓的抑制能力就越強，說明模塊的性能就越好。

DC到60Hz，指的是交流共模電壓的頻率范圍.在現(xiàn)場應(yīng)用中，經(jīng)常會遇到工頻干擾，我國的工業(yè)用電頻率額定值為50Hz，現(xiàn)實中有一定的波動，這個參數(shù)，頻率越大，說明模塊對共模電壓的抑制范圍就越廣，模塊的性能就越好。

當(dāng)然價格也就會越貴. 60Hz是常見的，有一些高端的測量儀表，這個參數(shù)可以達到100Hz甚至120Hz，這是因為考慮了全波整流之后，頻率翻倍，變成了100Hz。

2、共模電壓，這個參數(shù)在這里是針對直流和交流信號的，尤其是直流共模電壓范圍. 這里是：信號電壓 + 共模電壓 ≤ 12V

從這個參數(shù)中可以看出，UN 231-0HC所能允許的共模電壓范圍一定小于12V. 在上面的例子中，共模電壓等于18V，超過了12V，因此，UN 231-0HC22是沒有這個能力處理的.

那么就有很好奇的小伙伴會問了，如果我想提高UN 231-0HC22的共模電壓范圍，那該怎么辦呢？ 

首先，提高共模電壓范圍會帶來UN231-0HC22模塊價格飛快的上漲。

其次，共模電壓越高對操作接線的工程師來說越不安全。

再次，你得找一個芯片，其供電電源和你的共模電壓相當(dāng)，甚至還要大。比如你的共模電壓是100V，那么你就要找一個120V供電電源的芯片。

從原理上來說不太現(xiàn)實，但是，我還是想使用UN 231-0HC22來處理很高的共模電壓，應(yīng)該怎么辦？

兩個字：隔離。隔離是最好的辦法。 如下圖：

好的，接下來我們將上面的闡述運用于我們實際碰見的兩線制電流變送器上，有下面的兩個圖：

圖1和圖2的區(qū)別就在于兩線制電流變送器接到UN 231-0HC22的接法不一樣，圖1和圖2的對比相當(dāng)于：

看到這里，相信大家都知道哪一種接法不正確，哪一種方法正確了吧？沒錯，圖1的接法不正確，這種接法相當(dāng)于自己抬高了共模電壓?，F(xiàn)在來算算看，圖1接法的共模電壓等于多少？

因為兩線制電流變送器一般都是4-20mA，有4-20mA流入到A+，然后從A-流出，因為RA和A+短接，此時就相當(dāng)于A+和A-之間的電阻等于250Ω，所以，當(dāng)有4mA電流流入A+流出A-時，A+和A-之間的差值電壓等于1V，而A+直接接24V+，對地電位等于24V；A-對地電位等于24V - 1V = 23V。

它們的共模電壓等于(24V + 23V) / 2 = 23.5V，遠遠超出UN 231-0HC22所能承受范圍；

當(dāng)有20mA電流流入A+流出A-時，A+和A-之間的差值電壓等于5V，A+對地電位等于24V，A-對地電位等于24V - 5V = 19V。

它們的共模電壓等于（24V + 19V）/ 2 = 21.5V，遠遠超出UN 231-0HC22所能承受范圍；

而圖2的接法沒有問題，圖2的接法，A+和A-之間的共模電壓值，不會超過2.5V； 遠遠小于UN 231-0HC22的額定范圍，大家感興趣的話可以自己算一算。

到此，相信大家已經(jīng)明白了兩線制電流變送器的厲害之處了吧？