本文重點(diǎn)

傳導(dǎo)噪聲分為共模信號(hào)和差模信號(hào)兩種類型。無(wú)論是共模信號(hào)還是差模信號(hào)，都需要兩根導(dǎo)線進(jìn)行傳輸。

電路中產(chǎn)生共模噪聲的主要原因是電路器件之間、器件與地之間存在寄生電容。

減小回路面積是降低差模噪聲的有效手段。

共模信號(hào)和差模信號(hào)都與運(yùn)算放大器和電路中的干擾噪聲有關(guān)。共模電壓增益源自運(yùn)算放大器兩個(gè)輸入端收到的信號(hào)。如果兩個(gè)信號(hào)流向一致，就會(huì)產(chǎn)生共模干擾或噪聲。差模則相反，其信號(hào)流向相異。

下面我們從干擾與噪聲的角度，詳細(xì)分析一下共模信號(hào)與差模信號(hào)。

共模信號(hào)與差模信號(hào)的比較

電磁干擾是從干擾源輻射或傳導(dǎo)到受干擾端，傳導(dǎo)噪聲則是共模信號(hào)或差模信號(hào)。共模信號(hào)與差模信號(hào)都需要兩條導(dǎo)線來(lái)傳輸。

共模信號(hào)

對(duì)于共模信號(hào)，兩路導(dǎo)線上的信號(hào)方向與相位均相同。

運(yùn)用右手定則進(jìn)行分析時(shí)，需要注意：

1

共模信號(hào)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)可能相互抵消。

2

共模信號(hào)通過(guò)共地找到回流路徑。

電路中產(chǎn)生共模噪聲的主要原因是器件之間、器件與地之間存在的寄生電容。此外，寄生電感也會(huì)加劇電路中共模干擾的產(chǎn)生。

差模信號(hào)

差模信號(hào)通常出現(xiàn)在兩根相鄰導(dǎo)線，信號(hào)方向相反。電氣設(shè)備中的差模噪聲或干擾通過(guò)線間電壓和線電流進(jìn)行測(cè)量，這種噪聲經(jīng)由輸入線傳輸至公用系統(tǒng)。電路器件之間的雜散電容和電路之間的磁耦合會(huì)產(chǎn)生差模噪聲。

電子電路中的噪聲可能源自共模信號(hào)或差模信號(hào)

如何解決共模噪聲和差模噪聲問(wèn)題

在頻率較低時(shí)，差模干擾是主要問(wèn)題，但隨著頻率升高，共模噪聲更為凸顯。為抑制差模噪聲，可采取以下措施：

選用適當(dāng)?shù)?a target="_blank">電容器

在電路中選用寄生電感和電阻較低的電容器，有助于最大限度地抑制差模干擾。在輸入端采用串聯(lián)電感和并聯(lián)電容，也能減弱差模干擾。

減少回路面積

這是降低差模噪聲的有效手段。使用雙絞線電纜替代兩根單獨(dú)的電纜，可減少電路中的回路面積。此外，EMI 濾波器也可最大限度地抑制差模和共模噪聲。

共模扼流圈

縮短電纜長(zhǎng)度有助于降低共模干擾。共模扼流圈可有效減少此類干擾，它們對(duì)共模噪聲起電感的作用，能夠抑制此類噪聲，而對(duì)差模噪聲下則像一根普通的導(dǎo)線，幾乎不產(chǎn)生阻礙。

利用共模扼流圈抑制共模噪聲

在工業(yè)與電信系統(tǒng)中，通常使用共模扼流圈來(lái)抑制共模噪聲。其結(jié)構(gòu)是在單個(gè)磁芯上繞制多個(gè)線圈，繞組之間串聯(lián)連接。通電時(shí)，共模扼流圈對(duì)噪聲信號(hào)表現(xiàn)出高阻抗，所需的信號(hào)可順利通過(guò)線圈，而不需要的信號(hào)則被衰減。共模扼流圈的電阻較低，功耗也較小。

了解共模信號(hào)與差模信號(hào)之間的區(qū)別及其在電氣和電子電路中的干擾機(jī)制，對(duì)設(shè)計(jì)高性能系統(tǒng)至關(guān)重要。Sigrity X Platform 配備了強(qiáng)大的系統(tǒng)級(jí)分析仿真引擎，旗艦產(chǎn)品 Cadence Clarity 3D Solver 更采用了創(chuàng)新的大規(guī)模分布式架構(gòu)。