共模和差模信號(hào)及其噪音抑制[圖]

摘要：主要闡述共模、差模信號(hào)的關(guān)鍵特性和噪音的抑制方法。

關(guān)鍵詞：共模信號(hào)差模信號(hào)噪音抑制

Common Mode and Differential Mode Signals and Noise Rejection

Abstract:This paper introduces the key characteristics of common mode and differential mode signals and the method of noise rejection.

Keywords: Common mode signals, Differential mode signals, Noise rejection

中圖法分類號(hào)TN97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：0219��2713(2000)11��593��05

1引言

了解共模和差模信號(hào)之間的差別，對(duì)正確理解脈沖磁路和工作模塊之間的關(guān)系是至關(guān)重要的。變壓器、共模扼流圈和自耦變壓器的端接法，對(duì)在局域網(wǎng)（LAN）和通信接口電路中減小共模干擾起關(guān)鍵作用。共模噪音在用無屏蔽對(duì)絞電纜線的通信系統(tǒng)中，是引起射頻干擾的主要因素，所以了解共模噪音將有利于更好地了解我們關(guān)心的磁性界面的電磁兼容論點(diǎn)。本文的主要目的是闡述差模和共模信號(hào)的關(guān)鍵特性和共模扼流圈、自耦變壓器端接法主要用途，以及為什么共模信號(hào)在無屏蔽對(duì)絞電纜線上會(huì)引起噪音發(fā)射。在介紹這些信號(hào)特點(diǎn)的同時(shí)，還介紹了抑制一般噪音常用的方法。

圖1差模信號(hào)

圖2差模信號(hào)的波形圖

2差模和共模信號(hào)

我們研究簡(jiǎn)單的兩線電纜，在它的終端接有負(fù)載阻抗。每一線對(duì)地的電壓用符號(hào)V1和V2來表示。差模信號(hào)分量是VDIFF，共模信號(hào)分量是VCOM，電纜和地之間存在的寄生電容是Cp。其電路如圖1所示，其波形如圖2所示。

2．1差模信號(hào)

純差模信號(hào)是：V1=－V2（1）

大小相等，相位差是180°

VDIFF=V1－V2（2）

因?yàn)閂1和V2對(duì)地是對(duì)稱的，所以地線上沒有電流流過。所有的差模電流（IDIFF）全流過負(fù)載。

在以電纜傳輸信號(hào)時(shí)，差模信號(hào)是作為攜帶信息“想要”的信號(hào)。局域網(wǎng)（LAN）和通信中應(yīng)用的無線收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)中安裝的都是差模器件。兩個(gè)電壓（V1＋V2）瞬時(shí)值之和總是等于零。

2．2共模信號(hào)

純共模信號(hào)是：

V1=V2=VCOM（3）

大小相等，相位差為0°

V3=0（4）

共模信號(hào)的電路如圖3所示，其波形如圖4所示。

因?yàn)樵谪?fù)載兩端沒有電位差，所以沒有電流流過負(fù)載。所有的共模電流都通過電纜和地之間的寄生電容流向地線。在以電纜傳輸信號(hào)時(shí)，因?yàn)楣材Ｐ盘?hào)不攜帶信息，所以它是“不想要”的信號(hào)。

圖3共模信號(hào)

圖4共模信號(hào)的波形圖

圖5無屏蔽對(duì)絞線系統(tǒng)中的差模信號(hào)

圖6無屏蔽對(duì)絞線系統(tǒng)中的共模信號(hào)

兩個(gè)電壓瞬時(shí)值之和（V1＋V2）不等于零。相對(duì)于地而言，每一電纜上都有變化的電位差。這變化的電位差就會(huì)從電纜上發(fā)射電磁波。

3差模和共模信號(hào)及其在無屏蔽對(duì)絞線中的EMC

在對(duì)絞電纜線中的每一根導(dǎo)線是以雙螺旋形結(jié)構(gòu)相互纏繞著。流過每根導(dǎo)線的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)受螺旋形的制約。流過對(duì)絞線中每一根導(dǎo)線的電流方向，決定每對(duì)導(dǎo)線發(fā)射噪音的程度。在每對(duì)導(dǎo)線上流過差模和共模電流所引起的發(fā)射程度是不同的，差模電流引起的噪音發(fā)射是較小的，所以噪音主要是由共模電流決定。

3．1對(duì)絞線中的差模信號(hào)

對(duì)純差模信號(hào)而言，它在每一根導(dǎo)線上的電流是以相反方向在一對(duì)導(dǎo)線上傳送。如果這一對(duì)導(dǎo)線是均勻的纏繞，這些相反的電流就會(huì)產(chǎn)生大小相等，反向極化的磁場(chǎng)，使它的輸出互相抵消。在無屏蔽對(duì)絞線系統(tǒng)中的差模信號(hào)如圖5所示。

在無屏蔽對(duì)絞線中，不含噪音的差模信號(hào)不產(chǎn)生射頻干擾。

3．2對(duì)絞線中的共模信號(hào)

共模電流ICOM在兩根導(dǎo)線上以相同方向流動(dòng)，并經(jīng)過寄生電容Cp到地返回。在這種情況下，電流產(chǎn)生大小相等極性相同的磁場(chǎng)，它們的輸出不能相互抵消。如圖6所示，共模電流在對(duì)絞線的表面產(chǎn)生一個(gè)電磁場(chǎng)，它的作用正如天線一樣。

在無屏蔽對(duì)絞線中，共模信號(hào)產(chǎn)生射頻干擾。

作者：嚴(yán)思幸 黃健聰 葉治政 林慶松 王金敏 來源：中圖法分類號(hào)TN97文獻(xiàn)