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村田噪聲抑制基礎教程-第五章 導體傳導和共模

已有 3087 次閱讀2014-11-16 23:43 |個(gè)人分類(lèi):技術(shù)分享| EMC, 電磁兼容

5-1. 簡(jiǎn)介

前4章參照相對簡(jiǎn)單的模型介紹了噪聲產(chǎn)生,噪聲傳輸到天線(xiàn)及天線(xiàn)發(fā)射噪聲的機制。但是,在實(shí)際噪聲抑制措施中,噪聲源很少會(huì )直接連接到天線(xiàn)。很多情況下,在普通模式中產(chǎn)生噪聲,然后被轉換為共模。之后,噪聲通過(guò)電子設備的接地傳輸,并通過(guò)電纜或屏蔽罩作為天線(xiàn)進(jìn)行發(fā)射。因此,需要在噪聲傳輸路徑中考慮普通模式到共模的轉換。

在接收噪聲時(shí)則情況相反。許多噪聲往往是在共模侵入的,但是,當電路出現故障或被破壞時(shí),最終會(huì )變成普通模式。在這種情況下,從共模轉換為普通模式就是一個(gè)問(wèn)題。由于噪聲發(fā)射和接收機制相同,為了便于解釋?zhuān)覀儍H著(zhù)重于噪聲發(fā)射。

如圖5-1-1所示,本章節首先介紹了噪聲通過(guò)導體傳輸存在的兩種模式(共模和普通模式),然后介紹了普通模式到共模的轉換。普通模式常常表現為差模。不過(guò),為了避免與差分信號混淆,本課程中將其稱(chēng)為噪聲的普通模式。

由于共模噪聲是一個(gè)復雜的概念,為簡(jiǎn)化具體闡釋?zhuān)菊碌拿枋霾糠只谖覀儶毜降脑忈。有關(guān)準確和詳細概念,請參考技術(shù)資料 [參考文獻 1,2,3]。

第5章將要介紹的內容圖5-1-1 第5章將要介紹的內容

5-2. 噪聲的導體傳導

由于噪聲是一種電能,如果連接了導體,噪聲就會(huì )通過(guò)導體傳導。但是,如果導體構成一個(gè)類(lèi)似電纜的集束,可通過(guò)兩種不同的方式解釋噪聲傳導: 共模和普通模式。其中,共模會(huì )導致很強的無(wú)線(xiàn)電波發(fā)射和接收,并且具有復雜的機制,常常對工程師進(jìn)行噪聲抑制造成問(wèn)題。

本章節將首先解釋共模和普通模式,然后介紹消除噪聲的EMI靜噪濾波器的基本結構。共模的產(chǎn)生將在下一個(gè)章節解釋?zhuān)驗樗婕耙粋(gè)特殊概念。

5-2-1. 共模噪聲

(1) 電纜作為天線(xiàn)發(fā)射噪聲的示例

圖5-2-1中的測試再現了電子設備噪聲抑制中經(jīng)常出現的情形。

通過(guò)接口電纜連接電子設備(噪聲抑制前),測量電纜作為天線(xiàn)發(fā)射的噪聲。如果沒(méi)有電纜,噪聲電平非常低,如圖5-2-1(a)所示。但是,連接了電纜時(shí),在100MHz到300MHz的頻率范圍內噪聲增加,如圖5-2-1(b)所示。

可以這樣理解: 在此狀態(tài)下,電子設備發(fā)射的噪聲從連接器傳導至接口電纜,然后以電纜作為天線(xiàn)進(jìn)行發(fā)射。

電子設備電纜發(fā)射噪聲的示例圖5-2-1 電子設備電纜發(fā)射噪聲的示例

(2) 研究傳導噪聲的線(xiàn)路

電纜內有多根導線(xiàn)。那么,在圖5-2-1的測試中,傳導噪聲的是哪根導線(xiàn)?

一般而言,接口電纜包括接地線(xiàn),電源線(xiàn)和信號線(xiàn)等。圖5-2-1的情況實(shí)際上是屏蔽電纜,噪聲也可能通過(guò)屏蔽傳導。因此,將具有與接口電纜相同形狀的單根導線(xiàn)連接至相應線(xiàn)路相連的連接器內的端子,然后測量噪聲。測量結果如圖5-2-2所示。在此我們選擇了速度相對較低的信號線(xiàn)作為代表。

參照圖5-2-2的結果可以得知,雖然多少有些不同,但無(wú)論連接哪條線(xiàn)路,都會(huì )發(fā)射幾乎與圖5-2-1(b)所示趨勢相同的噪聲。當如圖5-2-2(d)所示連接到屏蔽接地時(shí),也會(huì )發(fā)射噪聲。

圖5-2-2中的結果表明,無(wú)論電纜連接到連接器內的哪個(gè)端子,都會(huì )引起共同的噪聲。如上所述,通過(guò)電纜內導線(xiàn)共同傳導的噪聲被稱(chēng)為共模噪聲。

研究每根線(xiàn)路發(fā)射成分的結果圖5-2-2 研究每根線(xiàn)路發(fā)射成分的結果

(3) 疊加到接地的噪聲也被稱(chēng)為共模噪聲

相反,電路的接地一般為電壓的基準點(diǎn),也就是發(fā)射噪聲最少的地方。如果如圖5-2-2(c),(d)所示噪聲疊加到接地,同樣的噪聲將疊加到電源和信號。因此,疊加到接地的噪聲有時(shí)也被稱(chēng)為共模噪聲。

盡管共模噪聲是噪聲抑制要處理的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題,但卻是有著(zhù)復雜概念和機制且難以從邏輯上解釋的成分。首先本章節將介紹共模的成分是如何傳輸的,然后下一個(gè)章節將介紹導致共模噪聲的機制。

5-2-2. 噪聲傳導的兩種模式

(1) 共模和普通模式

電路以電流沿路徑流動(dòng)一周為基礎。如果按圖5-2-3(a)所示截取電路的一部分作為電纜,電纜有兩根導線(xiàn),分別供電流進(jìn)入和流出。相同大小的電流以相反的方向相互流動(dòng)。因此,總和始終為零。這種電流流動(dòng)的方式被稱(chēng)為普通模式。

相反,電流可能在電纜內的線(xiàn)路中以相同方向流動(dòng),如圖5-2-3(b)所示。這種方式被稱(chēng)為共模。共模是電流的一個(gè)成分,不管什么形狀的線(xiàn)路都承受相同電壓,電流在圖中向同一方向流動(dòng)。從圖中可得知,此電流是經(jīng)由地線(xiàn)所保持負載的浮動(dòng)靜電容量泄漏的電流所導致,然后經(jīng)過(guò)地線(xiàn)回到噪聲源。(電流也可能是負載和噪聲源之間的直接連接所導致而不經(jīng)過(guò)地線(xiàn))

共模和普通模式圖5-2-3 共模和普通模式

(2) 線(xiàn)路很多時(shí)

即使電纜內有很多導線(xiàn)共用接地,使電路變得復雜,只要沒(méi)有繞路或者電流泄漏,整個(gè)電纜中電流總和就會(huì )為零,如圖5-2-4(a)所示。這種狀態(tài)也被稱(chēng)為普通模式。如果如上所述有很多線(xiàn)路,每根線(xiàn)路的電流大小不一定要相同。

圖5-2-4(b)展示了共模應用于相同電路的電流。在這種情況下,導線(xiàn)電流的方向與參照地線(xiàn)的相應電壓的方向相同。這就意味著(zhù)共模下線(xiàn)路電壓為零。因此,共模噪聲具備難以用示波器等一般測量設備來(lái)觀(guān)測的特性。

最終,每條線(xiàn)路上流過(guò)的電流為普通模式和共模的總電流。盡管我們能根據圖示清楚地描述,但通常很難從每條線(xiàn)路上流過(guò)的電流中區分這2種。因此,通過(guò)觀(guān)察方法來(lái)推測噪聲模式對于抑制噪聲是很重要的。

線(xiàn)路很多時(shí)圖5-2-4 線(xiàn)路很多時(shí)

5-2-3. 普通模式和差模

(1) 普通模式也稱(chēng)為差模

如圖5-2-3所示兩條線(xiàn)路上的普通模式有時(shí)也稱(chēng)為差模。因為此處討論的情況也包括線(xiàn)路很多時(shí)的情況(如圖5-2-4),我們通常稱(chēng)之為普通模式,只有在特指一對電線(xiàn)時(shí)(如差分信號),才稱(chēng)其為差模。

(2) 普通模式也用于電路運行

除了噪聲傳導之外,普通模式和共模也用于電路運行和信號傳輸。通常,普通模式用作圖5-2-3中的信號源。

近年來(lái),差分信號已經(jīng)用于很多傳輸高頻信號的電路。正如其名,差分信號就是通過(guò)差模(普通模式)傳輸信號。但是,因為其它信號有時(shí)疊加到傳輸,共模也可能疊加使用。在這種情況下,電纜需要進(jìn)行屏蔽,才能防止共模被發(fā)射并轉化為噪聲。

5-2-4. 噪聲發(fā)射的影響

(1) 普通模式噪聲發(fā)射

當噪聲通過(guò)電纜傳導時(shí),普通模式會(huì )導致非常少量的噪聲發(fā)射。這是因為前進(jìn)電流和回流電流分別形成的磁場(chǎng)在觀(guān)察點(diǎn)處相互抵消,如圖5-2-5所示。為減少發(fā)射,電纜區域可采用雙絞線(xiàn)或屏蔽電纜。

電纜連接的印刷電路板有著(zhù)更寬的導線(xiàn)間距,如圖5-2-5所示。在這里,前進(jìn)電流和回流電流的抵消作用被減弱,線(xiàn)路像一根環(huán)形天線(xiàn)一樣。因此,盡管是普通模式,還是會(huì )從此區域發(fā)射出對應于環(huán)形區域的噪聲。

即使電纜尚未連接,如圖5-2-6所示運行電路的電流為普通模式,構成電路的線(xiàn)路形成一個(gè)環(huán)路天線(xiàn),以同樣方式產(chǎn)生的噪聲發(fā)射。因此,為減少印刷電路板發(fā)射的噪聲,需要設計圖案形狀以縮小電流環(huán)路面積。采用了多層線(xiàn)路板的接地層可減小電流環(huán)路的面積,因為電流可以直接在信號線(xiàn)下方回流。

普通模式電流的發(fā)射圖5-2-5 普通模式電流的發(fā)射

電路電流形成環(huán)路天線(xiàn)圖5-2-6 電路電流形成環(huán)路天線(xiàn)

(2) 共模噪聲發(fā)射

與普通模式不同,當噪聲在共模下通過(guò)電纜傳導時(shí),不會(huì )獲得抵消效應。如圖5-2-7所示,相應電流形成的電磁場(chǎng)在測量點(diǎn)處相互增強。在同樣的電流流動(dòng)下,共模發(fā)射的無(wú)線(xiàn)電波遠遠強于普通模式(可能強1000倍左右)。因此,抑制共模電流對于減少噪聲發(fā)射非常重要。

共模電流通常經(jīng)由浮動(dòng)靜電容量流動(dòng)(如圖5-2-7所示),由于其阻抗高,在低頻范圍內電流不會(huì )很大。但是,在高頻范圍內,整個(gè)結構作為天線(xiàn),共模產(chǎn)生的發(fā)射可能會(huì )很強,因為阻抗降低,電流很容易流動(dòng)。

此外,普通模式電流是用于電路運行的電流模式,不可能通過(guò)濾波器完全消除。相反,共模通常是不必要的成分,因而可以根據需要通過(guò)濾波器消除。靜噪濾波器的結構將在后文講述。

共模噪聲的發(fā)射圖5-2-7 共模噪聲的發(fā)射

5-2-5. 靜噪濾波器的結構

(1) 通過(guò)電容器和電感器組成低通濾波器

一般而言,使用電容器(C)和電感器(L)在作為噪聲傳輸路徑的電纜的中間及連接點(diǎn)組成一個(gè)低通濾波器,以便阻止噪聲傳導。第6章將詳細介紹低通濾波器,因此本章只是解釋基本濾波器結構。

(2) 普通模式用濾波器

如圖5-2-8所示,可在線(xiàn)路中加入一個(gè)電容器并串聯(lián)阻抗元件(扼流線(xiàn)圈或鐵氧體磁珠等)組成普通模式用濾波器。

普通模式噪聲電流的方向與電路運行中電流的方向一致。因此,通過(guò)濾波器消除噪聲時(shí),也會(huì )同時(shí)消除電路運行所需的一些成分。通過(guò)調整L和C的值,使低通濾波器的截止頻率不會(huì )消除電路運行所必須的成分。

此外,如圖5-2-8所示,如何使用阻抗元件隨著(zhù)電路和電纜情況而變化。如果所有線(xiàn)路都像商用電源線(xiàn)一樣以接地為參照漂浮布置,電路會(huì )被視為平衡電路,兩條線(xiàn)路都會(huì )使用阻抗元件。為此,需要保持平衡,使阻抗相同。

如果一側接地,例如在數字電路中,電路會(huì )被視為不平衡電路,通常接地不會(huì )使用阻抗元件。但是,如果接地感應到噪聲(也就是說(shuō)感應到共模噪聲),也可在接地側使用阻抗元件。

在此,“平衡”和“不平衡”指的是在傳導普通模式時(shí)如何參照地線(xiàn)保持電壓。如果電壓平衡地施加于兩條線(xiàn)路,則可以稱(chēng)之為平衡; 如果電壓集中在一條線(xiàn)路上,則稱(chēng)之為不平衡。不平衡電路的另外一條線(xiàn)路是接地線(xiàn),幾乎不承受任何電壓。

普通模式用濾波器結構的示例圖5-2-8 普通模式用濾波器結構的示例

(3) 共模用濾波器

如圖5-2-9所示,將電容器連接到接地(稱(chēng)為Y電容器),組成一個(gè)共模用濾波器。應當盡可能地使用共模扼流線(xiàn)圈作為阻抗元件。如果電纜中有很多導線(xiàn),可以將電纜繞在鐵氧體磁芯上或者將電纜夾在鐵氧體磁心中,形成一種共模扼流線(xiàn)圈,如圖5-2-10所示。共模扼流線(xiàn)圈將在下一章中詳細介紹。

產(chǎn)生共模噪聲時(shí),噪聲可能會(huì )出現在與Y電容器相連的接地上。這時(shí),Y電容器的效果減弱,因為Y電容器沒(méi)有連接到合適的接地。

在這種情況下,需要單獨構建與Y電容器相連的接地點(diǎn)。如圖所示,接地的線(xiàn)路用于構成噪聲源噪聲的返回路徑。

共模用濾波器的基本結構圖5-2-9 共模用濾波器的基本結構

使用鐵氧體磁芯的共模扼流線(xiàn)圈圖5-2-10 使用鐵氧體磁芯的共模扼流線(xiàn)圈

(4) 適用于共模和普通模式的濾波器

商用電源線(xiàn)使用的靜噪濾波器通常針對共模和普通模式的混合噪聲提供措施,因而包括可以處理兩種模式的濾波器。圖5-2-11所示為典型的電路結構[參考文獻 4]。此例展示了作為阻抗元件的共模扼流線(xiàn)圈。但是,如果普通模式噪聲很強,阻抗可能會(huì )不足,因此在使用濾波器時(shí),可以針對普通模式增加一個(gè)扼流線(xiàn)圈。

用于消除共模和普通模式的濾波器結構圖5-2-11 用于消除共模和普通模式的濾波器結構

5-2-6. 濾波器靜噪的示例

(1) 通過(guò)商用電源線(xiàn)傳導的噪聲

盡管圖5-2-1給出了測量電子設備接口電纜所發(fā)射噪聲的示例,但是相對較低頻率范圍內的噪聲傳導卻成為電子設備電源線(xiàn)面臨的一個(gè)問(wèn)題。在電源線(xiàn)中,共模和普通模式也是問(wèn)題所在。

開(kāi)關(guān)電源是發(fā)射噪聲到電源線(xiàn)的典型噪聲源之一。圖5-2-12給出了測量開(kāi)關(guān)電源噪聲的示例。

交流電源線(xiàn)上的噪聲測量使用了一種探針,用于測量如圖5-2-12(a)所示電源線(xiàn)上的LISN(Line Impedance Stabilizing Network: 線(xiàn)路阻抗穩定網(wǎng)絡(luò ))噪聲,并測量通過(guò)電源線(xiàn)傳導的噪聲。此處,在去除內置于開(kāi)關(guān)電源靜噪濾波器的情況下進(jìn)行測試。測量的頻率范圍為150kHz到30MHz,使用了頻譜分析儀測量峰值。

如圖5-2-12(b)的測量結果所示,在150kHz的整數倍處觀(guān)察到了強烈的噪聲; 150kHz是開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率。因為圖表中的頻率軸為對數,在超過(guò)1MHz的高頻率范圍內噪聲間隔似乎更小。但是,仔細觀(guān)察就會(huì )發(fā)現,這個(gè)范圍內的間隔也是150kHz。

測量開(kāi)關(guān)電源噪聲的示例圖5-2-12 測量開(kāi)關(guān)電源噪聲的示例

(2) 噪聲模式的分離

圖5-2-12中所示的測量結果表示了每條線(xiàn)路到接地的電壓。盡管測量結果顯示為Va和Vb,但在兩條線(xiàn)路上觀(guān)察到了幾乎相同電平的噪聲。這就是觀(guān)察共模和普通模式的混合。通常噪聲規定會(huì )設定一個(gè)電壓限值。

如果您使用特定的LISN(如支持CISPR 16的LISN),可以分別觀(guān)察到噪聲中的共模和普通模式。圖5-2-13顯示了從圖5-2-12的測量結果中分離出來(lái)的結果。在圖中,Sym(對稱(chēng))表示普通模式,而Asym(不對稱(chēng))表示共模。

圖5-2-13的測量結果表明,普通模式在開(kāi)關(guān)電源的較低頻率范圍內更強,而共模在較高頻率范圍內更強。這種趨勢在開(kāi)關(guān)電源中很常見(jiàn)。

分離共模和普通模式進(jìn)行測量的示例圖5-2-13 分離共模和普通模式進(jìn)行測量的示例

(3) 驗證靜噪濾波器的效果

圖5-2-14展示了驗證圖5-2-11所示靜噪濾波器的各個(gè)遠件對于圖5-2-13所示開(kāi)關(guān)電源噪聲的效果如何的結果。

圖5-2-14(a)給出了連接圖5-2-11所示所有組件時(shí)的測量結果。相比圖5-2-13(b)中未使用這些元件時(shí)的測量結果,噪聲得到了很好地抑制。

圖5-2-14(b)到(d)顯示了逐個(gè)減去圖5-2-11所示靜噪濾波器元件時(shí)的結果?梢缘弥,X電容器主要對普通模式有效,Y電容器主要對共模有效,而共模扼流線(xiàn)圈對兩種模式都有效。因此,可以確定,對于消除本示例中所示普通模式和共模的混合噪聲,這三個(gè)元件都是不可或缺的。

(4) 在完全消除噪聲后減去某元件可輕易看出其效果

一般而言,即使逐個(gè)連接每個(gè)元件,也很難成功地觀(guān)察到噪聲抑制的效果,因為微弱噪聲的任何改變都被強烈噪聲所掩蓋。因此,首先創(chuàng )建如圖5-2-14(a)所示的噪聲抑制狀態(tài),然后逐個(gè)減去各個(gè)元件,以便驗證每個(gè)元件的效果,從而輕易判定每個(gè)元件的作用和必要性。這種方法不僅適用于檢查傳導的噪聲,而且也適用于針對發(fā)射的噪聲采取措施時(shí)驗證各元件的有效性。

盡管可能出乎您的意料,但共模扼流線(xiàn)圈也在消除圖5-2-14(c)普通模式中發(fā)揮了作用。這是因為共模扼流線(xiàn)圈包括了針對普通模式的較小電感。電源使用共模扼流線(xiàn)圈時(shí),較小的電感有時(shí)會(huì )以這種方式對普通模式產(chǎn)生影響。共模扼流線(xiàn)圈解釋中將介紹進(jìn)一步的詳細信息。

觀(guān)察不同噪聲濾波器的效果圖5-2-14 觀(guān)察不同噪聲濾波器的效果

5-2-7. 差分信號的共模噪聲

(1) 差分信號的傳輸

近年來(lái),差分信號更加普遍地用于高速數字傳輸,如USB等。差分信號包含共模噪聲,但與之前所解釋的稍有差別。
差分信號向1對線(xiàn)路的每條線(xiàn)路施加一個(gè)反相信號(如圖5-2-15所示),接收器側通過(guò)線(xiàn)路電壓接收信號。如果這兩個(gè)電流相互對稱(chēng),電流成分只是普通模式,因此根據圖5-2-5所示的機制會(huì )導致較小的噪聲。

此外,如果從外側接收到噪聲感應,則不太可能受到影響。后文將會(huì )講到,這是因為從外側感應到電纜的噪聲為共模,不會(huì )導致接收器的線(xiàn)路之間存在任何電壓。

差分信號的信號波形圖5-2-15 差分信號的信號波形

(2) 差分信號中產(chǎn)生的共模噪聲

但是,如果兩條線(xiàn)路所傳輸信號有輕微的不平衡,則不平衡的成分會(huì )轉變?yōu)楣材。如圖5-2-16所示,導致不平衡的因素包括:

  • 上升或下降的時(shí)間偏差
  • 上升和下降的速度偏差
  • 電壓或電流的大小偏差
  • 疊加的共模噪聲

您可能會(huì )說(shuō)(a)到(c)是形成信號波形時(shí)出現的問(wèn)題而不是噪聲問(wèn)題(稱(chēng)為信號完整性: SI)。了驅動(dòng)器,接收器的IC原因以外,還可能是因為導線(xiàn)長(cháng)度的差別,導線(xiàn)彎曲或者終端電阻器阻抗的差別導致信號波形產(chǎn)生不平衡。如上所述,觀(guān)察到因信號波形不平衡導致的共模噪聲,其形式為噪聲頻譜中信號頻率的諧波。

(d)常出現于外部噪聲施加到驅動(dòng)器,接收器的電源及接地時(shí)。盡管噪聲可能看似信號諧波,但卻會(huì )在與信號頻率完全不相關(guān)的頻率處產(chǎn)生。

如果這些成分通過(guò)電纜傳導,共模電流流過(guò),則會(huì )成為噪聲發(fā)射的原因。

導致共模的因素圖5-2-16 導致共模的因素

(3) 如何抑制差分信號中的噪聲

如圖5-2-17所示,共模扼流線(xiàn)圈用于阻止這樣的共模電流,并抑制圖5-2-16(a)到(c)中信號波形的不平衡。通常用在驅動(dòng)器側。但是,如果噪聲在接收器側產(chǎn)生,也可用在接收器側。

此處使用的共模扼流線(xiàn)圈要選擇能輕微衰減差模的元件,使其不會(huì )給差分信號造成負面影響。

除了共模扼流線(xiàn)圈,也使用屏蔽電纜來(lái)抑制差分信號中的噪聲。信號對區域可使用兩根同軸電纜。

對于圖5-2-16(d)中的噪聲,信號對區域也可使用共模扼流線(xiàn)圈或屏蔽。但是,如圖5-2-17所示針對驅動(dòng)器或接收器IC的電源使用EMI靜噪濾波器更加有效。

針對差分信號使用共模扼流線(xiàn)圈圖5-2-17 針對差分信號使用共模扼流線(xiàn)圈

5-2-8. 噪聲接收和模式轉換

(1) 噪聲在被電纜接收時(shí)變成共模

前面講述了電纜發(fā)射噪聲的情況。與此相反,當電纜接收噪聲時(shí),一般意味著(zhù)電纜內的導線(xiàn)在共模下感應到了噪聲,如圖5-2-18。

如果是共模,線(xiàn)路電壓為零; 如果信號如圖所示被線(xiàn)路電壓接收,則電路可以正常運行。因此,即使電纜接收了噪聲,只要接收器通過(guò)電壓運行,就不會(huì )造成噪聲干擾。

噪聲感應到電纜圖5-2-18 噪聲感應到電纜

(2) 噪聲模式的轉換

但是,在現實(shí)世界中,當噪聲進(jìn)入電纜時(shí),會(huì )產(chǎn)生各種干擾。以前的一個(gè)例子是,無(wú)線(xiàn)電波進(jìn)入電話(huà)線(xiàn)導致無(wú)線(xiàn)電廣播干擾電話(huà)聲音。為什么會(huì )出現這種干擾?

在很多情況下,共模在電纜到電路的連接點(diǎn)處轉換為普通模式。如果每條線(xiàn)路(Z1)的阻抗與地線(xiàn)(Z2)的阻抗存在差異(圖5-2-19(a)),就會(huì )造成接收器所接收共模電壓的差異,進(jìn)而導致線(xiàn)路之間的噪聲電壓。在這種情況下,可以說(shuō)共模被部分轉換為普通模式 [參考文獻 1]。

(3) 不平衡終端阻抗導致模式轉換

Z1和Z2并不意味著(zhù)這些元件實(shí)際存在,它們僅表示浮動(dòng)靜電容量等形成的阻抗。因此,如果這些位置連接了終端電阻器,且其阻抗已經(jīng)提前調整為一致,則可能會(huì )減少普通模式的轉換。

如圖5-2-19(b)所示,如果信號被一側已接地的電路接收,一半的噪聲將會(huì )轉換為普通模式。這就意味著(zhù)噪聲可輕易進(jìn)入不平衡的接收器電路,如數字電路。將電纜連接到這樣的電路時(shí),就需要一個(gè)濾波電路;濾波電路將在后文中講述。

(4) IC內可能發(fā)生模式轉換

即使不發(fā)生到普通模式的轉換,如果共模很強大,也可在接收器IC內轉換為普通模式。IC消除共模的性能由指數CMRR(Common-Mode Rejection Ratio: 共模抑制比)來(lái)表示。

為防止轉換為普通模式,終端電阻器的值如圖所示相互匹配,以確保阻抗之間對接地不會(huì )造成任何偏差。此外,要為接收器選擇CMRR較高的IC。

共模轉換為普通模式圖5-2-19 共模轉換為普通模式


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