高速設(shè)計(jì)基本概念答疑

電壓電流的變化通過導(dǎo)線傳輸時(shí)有二種形態(tài)，我們將此稱做“共模”和“差模”。設(shè)備的電源線、電話等的通信線、與其它設(shè)備或外圍設(shè)備相互交換的通訊線路，至少有兩根導(dǎo)線，這兩根導(dǎo)線作為往返線路輸送電力或信號(hào)。但在這兩根導(dǎo)線之外通常還有第三導(dǎo)體，這就是“地線”。干擾電壓和電流分為兩種：一種是兩根導(dǎo)線分別做為往返線路傳輸;另一種是兩根導(dǎo)線做去路，地線做返回路傳輸。前者叫“差模”，后者叫“共模”。

如圖1所示，電源、信號(hào)源及其負(fù)載通過兩根導(dǎo)線連接。流過一邊導(dǎo)線的電流與另一邊導(dǎo)線的電流幅度相同，方向相反。但是干擾源并不一定連接在兩根導(dǎo)線之間。由于噪聲源有各種形態(tài)，所以也有在兩根導(dǎo)線與地線之間的電壓。其結(jié)果是流過兩根導(dǎo)線的干擾電流幅度不同。

圖1 差模干擾

請(qǐng)看圖2，在加在兩線之間的干擾電壓的驅(qū)動(dòng)下，兩根導(dǎo)線上有幅度相同但方向相反的電流(差模電流)。但如果同時(shí)在兩根導(dǎo)線與地線之間加上干擾電壓，兩根線就會(huì)流過幅度和方向都相同的電流，這些電流(共模)合在一起經(jīng)地線流向相反方向。我們來考察流過兩根導(dǎo)線的電流。一根導(dǎo)線上的差模干擾電流與共模干擾同向，因此相加;另一根導(dǎo)線上的差模噪聲與共模噪聲反向，因此相減。因此，流經(jīng)兩根導(dǎo)線的電流具有不同的幅度。

我們?cè)賮砜紤]一下對(duì)地線的電壓。如圖2，對(duì)于差模電壓，一根導(dǎo)線上是(線間電壓)/2，而另一根導(dǎo)線上是 -(線間電壓)/2，因而是平衡的。但共模電壓兩根導(dǎo)線上相同。所以當(dāng)兩種模式同時(shí)存在時(shí)，兩根導(dǎo)線對(duì)地線的電壓也不同。

圖2 對(duì)地電壓/電流與差模、共模電壓/電流之間的關(guān)系

因此，當(dāng)兩根導(dǎo)線對(duì)地線電壓或電流不同時(shí)，可通過下列方法求出兩種模式的成分：

VN =(V1-V2)/ 2 Vc=(V1+V2)/ 2

IN =(I1-I2)/ 2 Ic=(I1+I2)/ 2

通過被連接的電路，兩根導(dǎo)線終端與地線之間存在著阻抗。這兩條線的阻抗一旦不平衡，在終端就會(huì)出現(xiàn)模式的相互轉(zhuǎn)換。即通過導(dǎo)線傳遞的一種模式在終端反射時(shí)，其中一部分會(huì)變換成另一種模式。

另外，通常兩根導(dǎo)線之間的間隔較小，導(dǎo)線與地線導(dǎo)體之間距離較大。所以若考慮從導(dǎo)線輻射的干擾，與差模電流產(chǎn)生的輻射相比，共模電流輻射的強(qiáng)度更大。

與此相反，可以說因外部電磁場(chǎng)干擾在導(dǎo)線上產(chǎn)生的干擾電壓/電流，或附近的導(dǎo)線等產(chǎn)生的靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)等的耦合是一樣的。