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共差模信號以及噪音的抑制方法

作者: 時間:2011-11-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1、引言

本文引用地址:http://2s4d.com/article/155480.htm

了解共模和差模之間的差別,對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。共模在用無屏蔽對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。本文的主要目的是闡述差模和共模的關(guān)鍵特性和共模扼流圈、自耦變壓器端接法主要用途,為什么共模在無屏蔽對絞電纜線上會引起發(fā)射。在介紹這些信號特點的同時,還介紹了一般噪音常用的。


2、差模和共模信號

我們研究簡單的兩線電纜,在它的終端接有負(fù)載阻抗。每一線對地的電壓用符號V1和V2來表示。差模信號分量是VDIFF,共模信號分量是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

純差模信號是:V1=-V2 (1)

大小相等,相位差是180°

VDIFF=V1-V2 (2)

因為V1和V2對地是對稱的,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。在以電纜傳輸信號時,差模信號是作為攜帶信息“想要”的信號。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。兩個電壓(V1+V2)瞬時值之和總是等于零。


2.2 共模信號

純共模信號是:

V1=V2=VCOM (3)

大小相等,相位差為0°

V3=0 (4)

共模信號的電路如圖3所示,

其波形如圖4所示。

因為在負(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。在以電纜傳輸信號時,因為共模信號不攜帶信息,所以它是“不想要”的信號。

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


3、差模和共模信號及其在無屏蔽對絞線中的EMC

在對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)生的磁場受螺旋形的制約。流過對絞線中每一根導(dǎo)線的電流方向,決定每對導(dǎo)線發(fā)射噪音的程度。在每對導(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 對絞線中的差模信號

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

在無屏蔽對絞線中,不含噪音的差模信號不產(chǎn)生射頻干擾。


3.2 對絞線中的共模信號

共模電流ICOM在兩根導(dǎo)線上以相同方向流動,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,它們的輸出不能相互抵消。如圖6所示,共模電流在對絞線的表面產(chǎn)生一個電磁場,它的作用正如天線一樣。

在無屏蔽對絞線中,共模信號產(chǎn)生射頻干擾。


3.3 電纜線上產(chǎn)生的共模、差模噪音及其EMC

電子設(shè)備中電纜線上的噪音有從電源電纜和信號電纜上產(chǎn)生的輻射噪音和傳導(dǎo)噪音兩大類。這兩大類中又分為共模噪音和差模噪音兩種[1]。差模傳導(dǎo)噪音是電子設(shè)備內(nèi)部噪音電壓產(chǎn)生的與信號電流或電源電流相同路徑的噪音電流,如圖7所示。減小這種噪音的是在信號線和電源線上串聯(lián)差模扼流圈、并聯(lián)電容或用電容和電感組成低通濾波器,來減小高頻的噪音,如圖8所示。

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關(guān)鍵詞: 方法 抑制 噪音 以及 信號

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