共模电压是仪表放大器的反相和同相（即“+”和“-”）输入“公共”的电压偏移。仪表放大器被设置为差分放大器，因此它测量这两个输入之间的差异，从而抑制两者共同的任何电压。换句话说，如果您在两个输入上有两个信号 v1(t) 和 v2(t)：

v1(t) = f1(t) + Vcm(t)

v2(t) = f2(t) + Vcm(t)

仪表放大器将测量的是：

vo(t) = v1(t) - v2(t) = (f1(t) + Vcm(t)) - (f2(t) + Vcm(t)) = f1(t) - f2(t)

请注意，Vcm(t)（出现在两个输入信号中的共模电压）被抵消。另请注意，这不一定是直流信号，但可以随时间变化。

现在为什么我们在选择差分放大器时要关心共模电压？正如其他人所说，放大器有两个关键特性需要考虑，即共模抑制比 (CMRR) 和共模范围。

CMRR 很重要，因为仪表放大器不是理想的差分放大器。理想的差分放大器会抑制输入信号中 100% 的共模电压，并且只会测量两个信号之间的差异。在现实世界的仪表放大器中，情况并非如此，输入端有可测量的（尽管通常非常非常少）共模电压进入输出端。

共模范围很重要，因为它限制了测量输入信号与地之间的距离。这是一个限制，因为通常您无法测量放大器电源电压（通常称为“轨”）之外的信号。这有一些例外，但通常每个输入信号的电压必须保持在电源轨内因此，如果您为您的放大器提供 +/-12V 的电压轨，您可能无法测量两个共模偏移为 15V 的信号之间的差异，即使两个信号之间的差异仅为 20mV。例如，如果您的两个信号完全是直流并且是：

V1 = 15 + 0.010

V2 = 15 - 0.010

Vo = V1 - V2 = 0.020

如果您的仪表放大器的共模范围为 +/-12V，您将无法测量这些。

假设一个电路有两个输入，和，我们可以在数学上将其分解为共模和差分部分，使下面的两个电路等效：$v_1(t)$$v_2(t)$

^{模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图}

为了使这些电路等效，我们需要

$V_{cm} = \frac{V_1+V_2}{2}$

$V_d = V_1 - V_2$。

我们称为共模电压，我们称为差分电压。$V_{cm}$$V_d$

它为什么如此重要？

在谈论仪表放大器时，我们更喜欢用共模和差分来表示输入，因为仪表放大器被设计为对差分信号具有高增益，理想情况下对共模信号没有响应。

那是

$V_{o-d} = A V_{i-d}$

其中是输出端的差分信号，是输入端的差分信号，A是放大器的增益。$V_{o-d}$$V_{i-d}$

和

$V_{o-cm} = V$

其中V是一些与输入无关的电压。

共模电压只不过是差分信号在公共参考（即地）之上传播的偏移量。因此，从运算放大器的操作角度来看，CM 电压具有重要意义，但它不会对接收器解释的差异信号产生任何影响，因为接收器只是测量两个信号之间的差异。