差模和共模
差模和共模
一、什么是X、Y电容
安规电容，X电容是在L、N间的电容，
Y电容是在LN和G之间的电容。
按照电压等级
X电容分为1.2kV、2.5kV、4kV；
Y电容分为2.5kV、5kV、8kV；
二、差模和共模噪声
差模噪声指线间噪声，在信号线和信号地间感应出来的噪声；信号线和信号地中的噪声电流相等；负载上形成差模的噪声电压；
共模噪声指在保护gnd上有噪声电流通过，是外界磁场在导线上感应的电压。信号线和信号地上的电流不等。
差模和共模的噪声在频率段上的分配方式；100k和1M为分界点；
三、测试噪声的常用单位DbuV
其中60DBuV相当与电压为1mV；
四、共模电感
上面的图是典型的共模电感，其由于主电感和漏感的同时存在，使得可以同时抑制共模和差模的信号，当时主要是处理共模的噪声，对差模处理能力较差，因为漏感一般比主
电感小得多。Detail见什么衰减特性曲线。
共模_差模详解
EMC（electromagnetic compatibility）作为产品的一个特性，译为电磁兼容性；如果作为一门学科，则译为电磁兼容。它包括两个概念：EMI和EMS。EMI (electromagnetic interference) 电磁干扰，指自身干扰其它电器产品的电磁干扰量。EMS (electromagnetic susceptibility) 电磁敏感性，也有称为电磁抗扰度，是指能忍受其它电器产品的电磁干扰的程度。因此，电磁兼容性EMC一方面要滤除从电源线上引入的外部电磁干扰(辐射+传导)，另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。EMC滤波器主要是用来滤除传导干扰，抑制和衰减外界所产生的噪声信号干扰和影响受到保护的设备，同时抑制和衰减设备对外界产生干扰。而辐射干扰主要通过屏蔽的手段加以滤除。 从滤波器的功能来看，它的作用是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分无用频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。而我们常见的低通滤波器功能是允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰噪声。 电源噪声干扰在日常生活中很常见。比如你正在使用电脑的时候，当手机信号出现时，电脑音响会有杂音。比如电话或手机通话时有嗞嗞的杂声。又比如使用电吹风烫头发时，电视机不但会产生噪音，而且屏幕会出现很大的雪花般的条纹。这都是一些常见的噪声信号干扰，但实际上有些干扰日常看不到，一但受到影响就有可能措手不及，甚至找不到根源。这些噪声信号如果出现在自动化仪器，医疗仪器有可能带来极大的损失甚至生命安全。比如，会造成自动化仪器误动作，造成医疗仪器失控等等。 我们常说的噪声干扰,是指对有用信号以外的一切电子信号的一个总称，也可以理解为电磁干扰。最初，人们把造成收音机之音响设备所发出噪声的那些电子信号，称为噪声。但是，一些非有用电子信号对电子电路造成的后果并非都和声音有关，因此，后来人们逐步扩大了噪声概念。如：某一频率的无线电波信号，对需要接收这种信号的接收机来讲，它是正常的有用信号，而对于另一频率的接收机它就是一种无用信号，即是噪声。 噪声按传播路径来分可分为传导噪声干扰和空间噪声干扰。其传导干扰主要通过导体传播,通过导电介质把一个电网络上的信号耦合（干扰）到另一个电网络,其频谱主要为30MHz以下。而空间噪声干扰源通过空间把其信号耦合（干扰）到另一个电网络,其频率范围比传导噪声频率宽很多,30Hz-30GHz。传导噪声干扰可以通过设计滤波电路或追加滤波器的方法来进行抑制和衰减，而空间辐射干扰主要通过主要应用密封屏蔽技术，在结构上实行电磁封闭。目前为减少重量大都采用铝合金外壳，但铝合金导磁性能差，因而外壳需要镀一层镍或喷涂导电漆，内壁贴覆高导磁率的屏蔽材料。 上面我们提到传导噪声干扰，又分为差模干扰与共模干扰两种。差模干扰是两条电源线之间（简称线对线）的噪声，主要通过选择合适的电容(X电容)，差模线圈来进行抑制和衰减。共模干扰则是两条电源线对大地（简称线对地）的噪声，主要通过选择合适的电容（Y电容），和共模线圈来进行抑制和衰减。我们常见的低通滤波器一般同时具有抑制共模和差模干扰的功能。 第 1 页
共模和差模信号的定义及产生机理
共模和差模信号的定义及产生机理、电缆、绞线、变压器和扼流圈电磁干扰产生及其的抑制 1 引言 了解共模和差模信号之间的差别,对正确理解脉冲磁路和工作模块之间的关系是至关重要的。变压器、 共模扼流圈和自耦变压器的端接法,对在局域网（LAN）和通信接口电路中减小共模干扰起关键作用。共模噪音在用无屏蔽对绞电缆线的通信系统中,是引起射频干扰的主要因素,所以了解共模噪音将有利于更好地了解我们关心的磁性界面的电磁兼容论点。本文的主要目的是阐述差模和共模信号的关键特性和共模扼流圈、自耦变压器端接法主要用途,以及为什么共模信号在无屏蔽对绞电缆线上会引
起噪音发射。在介绍这些信号特点的同时,还介绍了抑制一般噪音常用的方法。 2 差模和共模信号 我们研究简单的两线电缆,在它的终端接有负载阻抗。每一线对地的电压用符号V1和V2来表示。差模信号分量是VDIFF,共模信号分量是VCOM,电缆和地之间存在的寄生电容是Cp。其电路如图1所示,其波形如图2所示。 2．1 差模信号
纯差模信号是：V1=－V2 （1） 大小相等,相位差是180° VDIFF=V1－V2 （2） 因为V1和V2对地是对称的,所以地线上没有电流流过。所有的差模电流（IDIFF）全流过负载。在以电缆传输信号时,差模信号是作为携带信息“想要”的信号。局域网（LAN）和通信中应用的无线收发机的结构中安装的都是差模器件。两个电压（V1＋V2）瞬时值之和总是等于零。 2．2 共模信号 纯共模信号是： V1=V2=VCOM （3） 大小相等,相位差为0° V3=0 （4） 共模信号的电路如图3所示,
其波形如图4所示。 因为在负载两端没有电位差,所以没有电流流过负载。所有的共模电流都通过电缆和地之间的寄生电容流向地线。在以电缆传输信号时,因为共模信号不携带信息,所以它是“不想要”的信号。 两个电压瞬时值之和（V1＋V2）不等于零。相对于地而言,每一电缆上都有变化的电位差。这变化的电位差就会从电缆上发射电磁波。 3 差模和共模信号及其在无屏蔽对绞线中的EMC 在对绞电缆线中的每一根导线是以双螺旋形结构相互缠绕着。流过每根导线的电流所产生的磁场受螺旋形的制约。流过对绞线中每一根导线的电流方向,决定每对导线发射噪音的程度。在每对
共模信号和差模信号
共模信号和差模信号 了解共模和差模信号之间的差别，对正确理解脉冲磁路和工作模块之间的关系是至关重要的。变压器、共模扼流圈和自耦变压器的端接法，对在局域网（LAN）和通信接口电路中减小共模干扰起关键作用。共模噪音在用无屏蔽对绞电缆线的通信系统中，是引起射频干扰的主要因素，所以了解共模噪音将有利于更好地了解我们关心的磁性界面的电磁兼容论点。本文的主要目的是阐述差模和共模信号的关键特性和共模扼流圈、自耦变压器端接法主要用途，以及为什么共模信号在无屏蔽对绞电缆线上会引起噪音发射。在介绍这些信号特点的同时，还介绍了抑制一般噪音常用的方法。 图1差模信号 图2差模信号的波形图 2差模和共模信号 我们研究简单的两线电缆，在它的终端接有负载阻抗。每一线对地的电压用符号V1和V2 来表示。差模信号分量是VDIFF，共模信号分量是VCOM，电缆和地之间存在的寄生电容是C p。其电路如图1所示，其波形如图2所示。
2．1差模信号 纯差模信号是：V1=－V2（1） 大小相等，相位差是180° VDIFF=V1－V2（2） 因为V1和V2对地是对称的，所以地线上没有电流流过。所有的差模电流（IDIFF）全流过负载。 在以电缆传输信号时，差模信号是作为携带信息“想要”的信号。局域网（LAN）和通信中应用的无线收发机的结构中安装的都是差模器件。两个电压（V1＋V2）瞬时值之和总是等于零。 2．2共模信号 纯共模信号是： V1=V2=VCOM（3） 大小相等，相位差为0° V3=0（4） 共模信号的电路如图3所示，其波形如图4所示。 因为在负载两端没有电位差，所以没有电流流过负载。所有的共模电流都通过电缆和地之间的寄生电容流向地线。在以电缆传输信号时，因为共模信号不携带信息，所以它是“不想要”的信号。 图3共模信号
共模与差模完美解释
共模与差模 虽然我们在学习模电时经常提到关于共模和差模两个知识点，但是有时候总无法与实际电路结合起来，搞不清楚为什么要去抑制共模，为什么电平输入时一定会带入共模信号。特此在摘录网上大侠们的知识论点，争取把这个问题弄清楚。 共模信号与差模信号 最简单理解，共模信号和差模信号是指差动放大器双端输入时的输入信号。 共模信号：双端输入时，两个信号相同。 差模信号：双端输入时，两个信号的相位相差180度。 任何两个信号都可以分解为共模信号和差模信号。 设两路的输入信号分别为： A,B. m,n分别为输入信号A，B的共模信号成分和差模信号成分。 输入信号A，B可分别表示为：A=m+n；B=m-n 则输入信号A,B可以看成一个共模信号 m 和差模信号 n 的合成。 其中m=(A+B)/2；n=(A-B)/2。 我们需要的是整个有意义的“输入信号”，要把两个输入端看作“整体”。 就像初中时平面坐标需要用 x,y 两个数表示，而到了高中或大学就只要用一个“数”v，但这个 v 是由 x,y 两个数构成的“向量”……而共模、差模正是“输入信号”整体的属性，差分输入可以表示为 vi = (vi+, vi-) 也可以表示为 vi = (vic, vid) c 表示共模， d 表示差模。两种描述是完全等价的。只不过换了一个认识角度，就像几何学里的坐标变换，同一个点在不同坐标系中的坐标值不同，但始终是同一个点。 运放的共模输入范围：器件（运放、仪放……）保持正常放大功能（保持一定共模抑制比 CMRR）条件下允许的共模信号的范围。 显然，不存在“某一端”上的共模电压的问题。 但“某一端”也一样存在输入电压范围问题。而且这个范围等于共模输入电压范围。 道理很简单：运放正常工作时两输入端是虚短的，单端输入电压范围与共模输入电压范围几乎是一回事。 对其它放大器，共模输入电压跟单端输入电压范围就有区别了。 例如对于仪放，差分输入不是0，实际工作时的共模输入电压范围就要小于单端输入电压范围了。 牛人的形象比喻：两只船,分别站着一个MM和一个GG. MM和GG手拉着手. 当船上下波动时,MM才能感觉到GG变化的拉力。这两个船之间的高度差就是差模信号。 当水位升高或者降低时,MM并不能感觉到这个拉力. 这两个船离水底的绝对高度就是共模信号。
EMC原理 传导(共模 差模) 辐射(近场 远场) 详解
第一章 EMC概念介绍 潘俊峰 mail: Junfeng.Pan@https://www.wendangku.net/doc/fc11265431.html, EMC（electromagnetic compatibility）作为产品的一个特性，译为电磁兼容性；如果作为一门学科，则译为电磁兼容。它包括两个概念：EMI和EMS。EMI (electromagnetic interference) 电磁干扰，指自身干扰其它电器产品的电磁干扰量。EMS (electromagnetic susceptibility) 电磁敏感性，也有称为电磁抗扰度，是指能忍受其它电器产品的电磁干扰的程度。因此，电磁兼容性EMC一方面要滤除从电源线上引入的外部电磁干扰(辐射+传导)，另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。EMC滤波器主要是用来滤除传导干扰，抑制和衰减外界所产生的噪声信号干扰和影响受到保护的设备，同时抑制和衰减设备对外界产生干扰。而辐射干扰主要通过屏蔽的手段加以滤除。 从滤波器的功能来看，它的作用是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分无用频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。而我们常见的低通滤波器功能是允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰噪声。 电源噪声干扰在日常生活中很常见。比如你正在使用电脑的时候，当手机信号出现时，电脑音响会有杂音。比如电话或手机通话时有嗞嗞的杂声。又比如使用电吹风烫头发时，电视机不但会产生噪音，而且屏幕会出现很大的雪花般的条纹。这都是一些常见的噪声信号干扰，但实际上有些干扰日常看不到，一但受到影响就有可能措手不及，甚至找不到根源。这些噪声信号如果出现在自动化仪器，医疗仪器有可能带来极大的损失甚至生命安全。比如，会造成自动化仪器误动作，造成医疗仪器失控等等。 我们常说的噪声干扰,是指对有用信号以外的一切电子信号的一个总称，也可以理解为电磁干扰。最初，人们把造成收音机之音响设备所发出噪声的那些电子信号，称为噪声。但是，一些非有用电子信号对电子电路造成的后果并非都和声音有关，因此，后来人们逐步扩大了噪声概念。如：某一频率的无线电波信号，对需要接收这种信号的接收机来讲，它是正常的有用信号，而对于另一频率的接收机它就是一种无用信号，即是噪声。 噪声按传播路径来分可分为传导噪声干扰和空间噪声干扰。其传导干扰主要通过导体传播,通过导电介质把一个电网络上的信号耦合（干扰）到另一个电网络,其频谱主要为30MHz以下。而空间噪声干扰源通过空间把其信号耦合（干扰）到另一个电网络,其频率范围比传导噪声频率宽很多,30Hz-30GHz。传导噪声干扰可以通过设计滤波电路或追加滤波器的方法来进行抑制和衰减，而空间辐射干扰主要通过主要应用密封屏蔽技术，在结构上实行电磁封闭。目前为减少重量大都采用铝合金外壳，但铝合金导磁性能差，因而外壳需要镀一层镍或喷涂导电漆，内壁贴覆高导磁率的屏蔽材料。 上面我们提到传导噪声干扰，又分为差模干扰与共模干扰两种。差模干扰是两条电源线之间（简称线对线）的噪声，主要通过选择合适的电容(X电容)，差模线圈来进行抑制和衰减。共模干扰则是两条电源线对大地（简称线对地）的噪声，主要通过选择合适的电容（Y电容），和共模线圈来进行抑制和衰减。我们常见的低通滤波器一般同时具有抑制共模和差模干扰的功能。 第 1 页
差分信号和单端信号概述.
差分信号与单端信号概述 差分信号和普通的单端信号走线相比，最明显的优势体现在以下三个方面： a.抗干扰能力强，因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时被耦合到两条线上，而接收端关心的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可以被完全抵消。 b.能有效抑制EMI(电磁干扰)，同样的道理，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少。 c. 时序定位精确，由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路。目前流行的LVDS（low voltage differential signaling）就是指这种小振幅差分信号技术。 1、共模电压和差模电压 我们需要的是整个有意义的“输入信号”，要把两个输入端看作“整体”。就像初中时平面坐标需要用 x,y 两个数表示，而到了高中或大学就只要用一个“数”v，但这个 v 是由 x,y 两个数构成的“向量”…… 而共模、差模正是“输入信号”整体的属性，差分输入可以表示为 vi = (vi+, vi-)也可以表示为vi = (vic, vid)。c 表示共模，d 表示差模。两种描述是完全等价的。只不过换了一个认识角度，就像几何学里的坐标变换，同一个点在不同坐标系中的坐标值不同，但始终是同一个点。 运放的共模输入范围：器件（运放、仪放……）保持正常放大功能（保持一定共模抑制比 CMRR）条件下允许的共模信号的范围。 显然，不存在“某一端”上的共模电压的问题。但“某一端”也一样存在输入电压范围问题。而且这个范围等于共模输入电压范围。 道理很简单：运放正常工作时两输入端是虚短的，单端输入电压范围与共模输入电压范围几乎是一回事。对其它放大器，共模输入电压跟单端输入电压范围就有区别了。例如对于仪放，差分输入不是 0，实际工作时的共模输入电压范围就要小于单端输入电压范围了。 可以通俗的理解为： 两只船静止在水面上，分别站着两个人，A和B。 A和B相互拉着手。当船上下波动时，A才能感觉到B变化的拉力。这两个船之间的高度差就是差模信号。当水位上升或者下降时，A并不能感觉到这个拉力。这两个船离水底的绝对高度就是共模信号。 于是，我们说A和B只对差模信号响应，而对共模信号不响应。当然，也有一定的共模范围了，太低会沉到水底，这样船都无法再波动了。太高，会使会水溢出而形成水流导致船没法在水面上停留。理论上，A 和B应该只是对差模有响应。 但实际上，由于船上下颠簸，A和B都晕了，明明只有共模，却产生了幻觉：似乎对方相对自己在动。这就说明，A和B内力较弱，共模抑制比不行啊。说笑了啊，不过大致也就是这个意思。 当然,差模电压也不可以太大，否则会导致把A和B拉开。
详解差模电压和共模电压-简单易懂
差模电压与共模电压 我们需要的是整个有意义的“输入信号”，要把两个输入端看作“整体”。 就像平面坐标需要用 x,y 两个数表示，而到了高中或大学就只要用一个“数”v，但这个 v 是由 x,y 两个数构成的“向量”…… 而共模、差模正是“输入信号”整体的属性，差分输入可以表示为 vi = (vi+, vi-) 也可以表示为 vi = (vic, vid) c 表示共模， d 表示差模。两种描述是完全等价的。只不过换了一个认识角度，就像几何学里的坐标变换，同一个点在不同坐标系中的坐标值不同，但始终是同一个点。 运放的共模输入范围：器件（运放、仪放……）保持正常放大功能（保持一定共模抑制比 CMRR）条件下允许的共模信号的范围。 显然，不存在“某一端”上的共模电压的问题。但“某一端”也一样存在输入电压范围问题。而且这个范围等于共模输入电压范围。 道理很简单：运放正常工作时两输入端是虚短的，单端输入电压范围与共模输入电压范围几乎是一回事。 对其它放大器，共模输入电压跟单端输入电压范围就有区别了。例如对于仪放，差分输入不是 0，实际工作时的共模输入电压范围就要小于单端输入电压范围了。
可以通俗的理解为： 两只船静止在水面上，分别站着两个人，A和B。 A和B相互拉着手。当船上下波动时，A才能感觉到B变化的拉力。这两个船之间的高度差就是差模信号。 当水位上升或者下降时，A并不能感觉到这个拉力。 这两个船离水底的绝对高度就是共模信号。 于是，我们说A和B只对差模信号响应，而对共模信号不响应。当然，也有一定的共模范围了，太低会沉到水底，这样船都无法再波动了。太高，会使会水溢出而形成水流导致船没法在水面上停留 理论上，A和B应该只是对差模有响应 但实际上，由于船上下颠簸，A和B都晕了，明明只有共模，却产生了幻觉：似乎对方相对自己在动。这就说明，A和B内力较弱，共模抑制比不行啊。 当然,差模电压也不可以太大，否则会导致把A和B拉开。 主要是 “共模是两输入端的算术平均值,差模是直接的同相端与反相端的差值”。 共模电压应当是从源端看进来时，加到放大电路输入端的共同值，差模则是加到放大电路两个输入端的差值。 共模电压有直流的，也有交流的。直流的称为直流共模抑制（比），交流的称为交流共模抑制（比），统称共模抑制（比）。一般
差模滤波器和共模滤波器
共模和差模信号与滤波器 山东莱芜钢铁集团动力部周志敏(莱芜271104) 1概述 随着微电子技术的发展和应用，电磁兼容已成为研究微电子装置安全、稳定运行的重要课题。抑制电磁干扰采用的技术主要包括滤波技术、布局与布线技术、屏蔽技术、接地技术、密封技术等。而干扰源的传播途径分为传导干扰和辐射干扰。传导噪声的频率范围很宽，从10kHz～30MHz，仅从产生干扰的原因出发，通过控制脉冲的上升与下降时间来解决干扰问题未必是一个好方法。为此了解共模和差模信号之间的差别，对正确理解脉冲磁路和工作模块之间的关系是至关重要的。在抑制电磁干扰的各项技术中，采用滤波技术对局域网（LAN）、通信接口电路、电源电路中减少共模干扰起着关键作用。所以掌握滤波器的工作原理和其实用电路的结构及其正确的应用，是微电子装置系统设计中的一个重要环节。 2差模信号和共模信号 差模信号又称为常模、串模、线间感应和对称信号等，在两线电缆传输回路，每一线对地电压用符号V1和V2来表示。差模信号分量是VDIFF。纯差模信号是：V1=－V2；其大小相等，相位差180°；VDIFF=V1－V2，因为V1和V2对地是对称的，所以地线上没有电流流过，差模信号的电路如图1所示。所有的差模电流（IDIFF）全流过负载。差模干扰侵入往返两条信号线，方向与信号电流方向一致，其一种是由信号源产生，另一种是传输过程中由电磁感应产生，它和信号串在一起且同相位，这种干扰一般比较难以抑制。 共模信号又称为对地感应信号或不对称信号，共模信号分量是VCOM，纯共模信号是：VCOM=V1=V2；大小相等，相位差为0°；V3=0。共模信号的电路如图2所示。干扰信号侵入线路和接地之间，干扰电流在两条线上各流过二分之一，以地为公共回路；原则上讲，这种干扰是比较容易消除的。在实际电路中由于线路阻抗不平衡，使共模信号干扰会转化为不易消除的串扰干扰。 3滤波器 滤波器可以抑制交流电源线上输入的干扰信号及信号传输线上感应的各种干扰。滤波器可分为交流电源滤波器、信号传输线滤波器和去耦滤波器。交流电源滤波器大量应用在开关电源的系统中，既可以抑制外来的高频干扰，还可以抑制开关电源向外发送干扰。来自工频电源或雷击等瞬变干扰，经电源线侵入电子设备，这种干扰以共模和差模方式传播，可用电源滤波器滤除。在滤波电路中，有很多专用的滤波元件（如铁氧体磁环），它们能够改善电路的滤波特性，恰当地设计和使用滤波器是抗干扰技术的重要手段。例如开关电源通过传导和辐射出的噪声有差模和共模之分，差模噪声采用π型滤波器抑制，如图3(a)所示。图3（a）中，LD为滤波扼流圈。若要对共模噪声有抑制能力，应采用如图3（b）所示的滤波电路。图3（b）中，LC为滤波扼流圈。由于LC的两个线圈绕向一致，当电源输入电流流过LC时，所产生的磁场可以互相抵消，相当于没有电感效应，因此，它使用磁导率高的磁芯。LC对共模噪声来说，相当于一个大电感，能有效地抑制共模传导噪声。开关电源输入端分别对地并接的电容CY对共模噪声起旁路作用。共模扼流圈两端并联的电容CX对共模噪声起抑制作用。R为CX 的放电电阻，它是VDE 0806和IEC 380安全技术标准所推荐的。图3（b）中各元件参数范围为：CX=0.1μF～2μF； CY=2.0nF～33nF；LC=几～几十mH，随工作电流不同而取不同的参数值，如电流为25A时LC=1.8mH；电流为0 3A时，LC=47mH。另外在滤波器元件选择中，一定要保证输入滤波器的谐振频率低于开关电源的工作频率。
共模与差模信号及其抑制原理
共模与差模信号及其抑制原理 1、引言 了解共模和差模信号之间的差别,对正确理解脉冲磁路和工作模块之间的关系是至关重要的。 变压器、共模扼流圈和自耦变压器的端接法,对在局域网(LAN)和通信接口电路中减小共模干扰起关键作用。 共模噪音在用无屏蔽对绞电缆线的通信系统中,是引起射频干扰的主要因素,所以了解共模噪音将有利于更好地了解我们关心的磁性界面的电磁兼容论点。 本文的主要目的是阐述差模和共模信号的关键特性和共模扼流圈、自耦变压器端接法主要用途,以及为什么共模信号在无屏蔽对绞电缆线上会引起噪音发射。 在介绍这些信号特点的同时,还介绍了抑制一般噪音常用的方法。 2、差模和共模信号 我们研究简单的两线电缆,在它的终端接有负载阻抗。每一线对地的电压用符号V1和V2来表示。差模信号分量是VDIFF,共模信号分量是VCOM,电缆和地之间存在的寄生电容是Cp。其电路如图1所示,其波形如图2所示。 2.1 差模信号 纯差模信号是：V1 = －V2，（1） 大小相等,相位差是180°， VDIFF = V1－V2 （2） 因为V1和V2对地是对称的,所以地线上没有电流流过。所有的差模电流（IDIFF）全流过负载。在以电缆传输信号时,差模信号是作为携带信息“想要”的信号。 局域网（LAN）和通信中应用的无线收发机的结构中安装的都是差模器件。 两个电压（V1＋V2）瞬时值之和总是等于零。 2.2 共模信号 纯共模信号是：V1 = V2 = VCOM（3） 大小相等,相位差为0°，
V3=0 （4） 共模信号的电路如图3所示,其波形如图4所示。 因为在负载两端没有电位差,所以没有电流流过负载。所有的共模电流都通过电缆和地之间的寄生电容流向地线。 在以电缆传输信号时,因为共模信号不携带信息,所以它是“不想要”的信号。 两个电压瞬时值之和（V1＋V2）不等于零。 相对于地而言,每一电缆上都有变化的电位差。这变化的电位差就会从电缆上发射电磁波。 3、差模和共模信号及其在无屏蔽对绞线中的EMC 在对绞电缆线中的每一根导线是以双螺旋形结构相互缠绕着。 流过每根导线的电流所产生的磁场受螺旋形的制约。 流过对绞线中每一根导线的电流方向,决定每对导线发射噪音的程度。 在每对导线上流过差模和共模电流所引起的发射程度是不同的,差模电流引起的噪音发射是较小的,所以噪音主要是由共模电流决定。 3.1 对绞线中的差模信号 对纯差模信号而言,它在每一根导线上的电流是以相反方向在一对导线上传送。如果这一对导线是均匀的缠绕,这些相反的电流就会产生大小相等,反向极化的磁场,使它的输出互相抵消。 在无屏蔽对绞线中,不含噪音的差模信号不产生射频干扰。 在无屏蔽对绞线系统中的差模信号如图5所示。 3.2 对绞线中的共模信号 共模电流ICOM在两根导线上以相同方向流动,并经过寄生电容Cp到地返回。在这种情况下,电流产生大小相等极性相同的磁场,它们的输出不能相互抵消。 在无屏蔽对绞线中,共模信号产生射频干扰。 如图6所示,共模电流在对绞线的表面产生一个电磁场,它的作用正如天线一样
电磁干扰(EMI)共模和差模信号与滤波
电磁干扰(EMI)共模和差模信号与滤波 摘要 介绍了共模、差模信号的关键特性及其抑制方法，以及滤波器的工作原理及其应用电路。 Common Mode and Differential Mode Signals and Filter Abstract:The key characterisics of common mode anddifferential mode signals as well as the method of rejection was presented.The principl of filter was introduced and the application circuit was given. 一.概述 随着微电子技术的发展和应用，电磁兼容已成为研究微电子装置安全、稳定运行的重要课题。抑制电磁干扰应用包括滤波技术、布局与布线技术、屏蔽技术、接地技术、密封技术等。而干扰源的传输途经分为传导干扰和辐射干扰。传导噪声的频率范围很宽，从10kHz—30MHz，仅从产生干扰的原因出发，通过控制脉冲的上升与下降时间来解决干扰问题未必是一个好方法。为此了解共模和差模信号之间的差别，对正确理解脉冲磁路和工作模块之间的关系是至关重要的。在抑制电磁干扰的各项技术中，采用滤波技术对局域网（LAN）、通信接口电路、电源电路中减少共模干扰起着关键作用。所以掌握滤波器的工作原理和其实用电路的结构及其正确的应用，是微电子装置系统设计中的一个重要环节。 二.差模信号和共模信号 差模信号又称为常模、串模、线间感应和对称信号等， 在两线电缆传输回路，每一线对地电压用符号V1和V2 来表示。差模信号分量是V DIFF。纯差模信号是V1=-V2， 其大小相等，相位相差180o，V DIFF=V1-V2，因为V1 和V2对地是对称的，所以地线上没有电流流过，差模 信号的电路如图1所示。所有的差模电流（I DIFF）全流 过负载。差模干扰侵入往返两条信号线，方向与信号电 流方形一致，其一种是由信号源产生，另一种是传输过 程中由电磁感应产生，它和信号串在一起且同相位，这 样的干扰一般难以抑制。
共模和差模区别与处理
1、共模信号和差模信号是指差动放大器双端输入时的输入信号。 共模信号：双端输入时，两个信号相同（同相）。 差模信号：双端输入时，两个信号的相位相差180度（相位相反）。 任何两个信号都可以分解为共模信号和差模信号。 设两路的输入信号分别为： A,B. m,n分别为输入信号A，B的共模信号成分和差模信号成分。 输入信号A，B可分别表示为：A=m+n；B=m-n 则输入信号A,B可以看成一个共模信号 m 和差模信号 n 的合成。 其中m=(A+B)/2；n=(A-B)/2。 差动放大器将两个信号作差，作为输出信号。则输出的信号为A-B，与原先两个信号中的共模信号和差模信号比较，可以发现： 共模信号m=(A+B)/2不见了，而差模信号n=(A-B)/2得到两倍的放大。 这就是差模放大器的工作原理。 2、任何电源线上传导干扰信号，均可用差模和共模信号来表示。差模干扰在 两导线之间传输，属于对称性干扰；共模干扰在导线与地（机壳）之间传输，属于非对称性干扰。在一般情况下，差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小；共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。 共模干扰：一般指在两根信号线上产生的幅度相等，相位相同的噪声。 3、电压电流的变化通过导线传输时有二种形态,我们将此称做"共模"和"差模".设备的电源线,电话等的通信线,与其它设备或外围设备相互交换的通讯 线路,至少有两根导线,这两根导线作为往返线路输送电力或信号.但在这两根导线之外通常还有第三导体,这就是"地线".干扰电压和电流分为两种:一种是两 根导线分别做为往返线路传输;另一种是两根导线做去路,地线做返回路传输.前者叫"差模",后者叫"共模". 共模干扰是在信号线与地之间传输，属于非对称性干扰。消除共模干扰的方法包括： （1）采用屏蔽双绞线并有效接地 （2）强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽
差模共模噪声Differential and Common mode
Noise is classified into two types according to the conduction mode. The first type is differential mode noise which is conducted on the signal (VCC) line and GND line in the opposite direction to each othe. This type of noise is suppressed by installing a filter on the hot (VCC) side on the signal line or power supply line, as mentioned in the preceding chapter. The second type is common mode noise which is conducted on all lines in the same direction. With an AC power supply line, for example, noise is conducted on both lines in the same direction.With a signal cable, noise is conducted on all the lines in the cable in the same direction. Therefore, to suppress this type of noise, EMI suppression filters 4.1. Differential and Common Mode Noise methods are applied. 1.Noise is suppressed by installing an inductor to the signal line and GND line, respectively. 2. A metallic casing is connected to the signal line using a capacitor. Thus, noise is returned to the noise source in the following order; signal/GND lines ¨ capacitor ¨ metallic casing ¨ stray capacitance ¨ noise source.
共模信号与差模信号辨析
共模信号与差模信号辨析 差模又称串模,指的是两根线之间的信号差值；而共模噪声又称对地噪声,指的是两根线分别对地的噪声。 对于一对信号线A、B，差模干扰相当于在A与B之间加上一个干扰电压，共模干扰相当于分别在A与地、B与地之间加上一个干扰电压；像平常看到的用双绞线传输差分信号就是为了消除共模噪声，原理很简单，两线拧在一起，受到的共模干扰电压很接近， Ua - Ub依然没什么变化，当然这是理想情况。比如说，RS422/485总线就是利用差分传输信号的一种具体应用。 实际应用中，温度的变化各种环境噪声的影响都可以视作为共模噪声信号，但如果在传输过程中,两根线的对地噪声哀减的不一样大,使得两根线之间存在了电压差,这时共模噪声就转变成了差模噪声。差分信号不是一定要相对地来说的，如果一根线是接地的，那他们的差值就是相对地的值了，这就是模拟电路中讲过的差分电路的单端输入情况。差分放大器，差模输入差模是相对共模来说的。。差分是一种方式。。 差模共模信号，差分放大电路 举例来说，假如一个ADC有两个模拟输入端，并且AD转换结果取决于这两个输入端电压之差，那么我们说 这个ADC是差分输入的，并把这两个模拟输入端合在一起叫做差分输入端。但是加在差分输入端上的电压 并不一定总是大小相等方向相反，甚至很多情况下是同符号的。(注：即不一定是一正一负)我们把它们 的差叫做差模输入，而把它们共有的量（即平均值）叫做共模输入。 差分是一种电路形式，它与差动是一个意思。差模是对信号的定义，与共模是想对应的。 差模信号：大小相等，方向相反的交流信号。 共模信号：大小相等，方向相同。 在差分放大电路中，经常提到共模信号和差模信号，在差分放大电路中共模信号是不会被放大的，可以理解 为三极管的温漂引起的电流信号，为了形象化温漂而提出了共模信号，差模信号为输入信号，是被放大的对 象。
差模电压和共模电压
昨晚在21IC社区上逛了一晚，看到那些大牛对差模电压和共模电压的各种真知灼见，真是感慨万千，特将那些大牛的经典语录摘录下来，以供学习（尤其是赤铸和computer00两位大牛的解释真是精彩）。 赤铸： 我们需要的是整个有意义的“输入信号”，要把两个输入端看作“整体”。 就像初中时平面坐标需要用x,y两个数表示，而到了高中或大学就只要用一个“数”v，但这个v 是由x,y两个数构成的“向量”…… 而共模、差模正是“输入信号”整体的属性，差分输入可以表示为 vi = (vi+, vi-) 也可以表示为 vi = (vic, vid) c 表示共模， d 表示差模。两种描述是完全等价的。只不过换了一个认识角度，就像几何学里的坐标变换，同一个点在不同坐标系中的坐标值不同，但始终是同一个点。 运放的共模输入范围：器件（运放、仪放……）保持正常放大功能（保持一定共模抑制比CMRR）条件下允许的共模信号的范围。 显然，不存在“某一端”上的共模电压的问题。 但“某一端”也一样存在输入电压范围问题。而且这个范围等于共模输入电压范围。 道理很简单：运放正常工作时两输入端是虚短的，单端输入电压范围与共模输入电压范围几乎是一回事。 对其它放大器，共模输入电压跟单端输入电压范围就有区别了。 例如对于仪放，差分输入不是0，实际工作时的共模输入电压范围就要小于单端输入电压范围了。 computer00： 两只船,分别站着一个MM和一个GG. MM和GG手拉着手. 当船上下波动时,MM才能感觉到GG变化的拉力。这两个船之间的高度差就是差模信号。 当水位升高或者降低时,MM并不能感觉到这个拉力. 这两个船离水底的绝对高度就是共模信号。 MM和GG只对差模信号响应，而对共模信号不响应。当然，也有一定的共模范围了，别沉到了水底,这样船都无法再波动了。
共模和差模信号与滤波
共模和差模信号与滤波 一.概述 随着微电子技术的发展和应用，电磁兼容已成为研究微电子装置安全、稳定运行的重要课题。抑制电磁干扰应用包括滤波技术、布局与布线技术、屏蔽技术、接地技术、密封技术等。而干扰源的传输途经分为传导干扰和辐射干扰。传导噪声的频率范围很宽，从10kHz—30MHz，仅从产生干扰的原因出发，通过控制脉冲的上升与下降时间来解决干扰问题未必是一个好方法。为此了解共模和差模信号之间的差别，对正确理解脉冲磁路和工作模块之间的关系是至关重要的。在抑制电磁干扰的各项技术中，采用滤波技术对局域网（LAN）、通信接口电路、电源电路中减少共模干扰起着关键作用。所以掌握滤波器的工作原理和其实用电路的结构及其正确的应用，是微电子装置系统设计中的一个重要环节。 二.差模信号和共模信号 差模信号又称为常模、串模、线间感应和对称信号等，在两线电缆传输回路，每一线对地电压用符号V1和V2来表示。差模信号分量是V DIFF。纯差模信号是V1=-V2，其大小相等，相位相差180o，V DIFF=V1-V2，因为V1和V2对地是对称的，所以地线上没有电流流过，差模信号的电路如图1所示。所有的差模电流（I DIFF）全流过负载。差模干扰侵入往返两条信号线，方向与信号电流方形一致，其一种是由信号源产生，另一种是传输过程中由电磁感应产生，它和信号串在一起且同相位，这样的干扰一般难以抑制。共模信号又称为对地感应信号或不对称信号，共模信号分量是V com，纯共模信号是：V com=V1=V2，大小相等，相位差为0o。V3=0。共模信号的电路如图表2所示。干扰信号侵入线路和接地之间，干扰电流在两条线上各流过二分之一，以地为公共回路，原则上讲，这种干扰是比较容易消除的。在实际电路中由于线路阻抗不平衡，使共模信号干扰会转化为不易消除的串扰干扰。 三.滤波器 滤波器可以抑制交流电源线上输入的干扰信号及信号传输线上感应的各种干扰。滤波器可分为交流电源滤波器、信号传输线滤波器和去耦滤波器。交流电源滤波器大量应用在开关电源的系统中，既可以抑制外来的高频干扰，还可以抑制开关电源向外发送的干扰。来自工频电源或雷击等瞬变干扰，经电源线侵入电子设备，这种干扰以共模和差模方式传播，可用电源滤波器滤除。在滤波电路中，有很多专用的滤波元件（如铁氧体磁环），他们能够改善电路的滤波特性，恰当地设计和使用滤波器是抗干扰技术的重要手段。例如开关电源通过传导和辐射出的噪声有差模和共模之分，差模噪声采用л型滤波器抑制，如图3所示。 图3(a)中，L D为滤波扼流圈。若要对共模噪声有抑制能力，应采用如图3(b)所示的滤波电路。图3(b)中，Lc为滤波扼流圈。由于Lc的两个线圈绕向一致，当电源输入电流流过Lc时，所产生的磁场可以抵消，相当于没有电感效应，因此，它使用磁导率高的磁芯。Lc对共模噪声来说相当于一个大电感，能有效抑制共模噪声。开关电源输入端分别对地并接的电容C Y对共模噪声起抑制作用。R为Cx的放电电阻，它是VDE-0806和IEC-380安全技术标准所推荐的。图3(b)中各元件参数范围为：Cx=0.1—2.0uF。CY=2.0nF—33nF。Lc=几—几十mH，随工作电流不同而取不同的参数值，如电流为25A时Lc=1.8mH。电流为0.3A时，Lc=47mH。
共模电感与差模电感的区别
共模电感与差模电感的区别 电源滤波器的设计通常可从共模和差模两方面来思索。共模滤波器最紧要的局部就是共模扼流圈，与差模扼流圈相比，共模扼流圈的一个明显长处在于它的电感值极高，并且体积又小，设计共模扼流圈时要思索的一个紧要Issue(问题)是它的漏感，也就是差模电感。通常，计算漏感的方法是假定它为共模电感的1%，实践上漏感为共模电感的0.5% ～4%之间。在设计最优功能的扼流圈时，这个误差的影响能够是不容无视的。漏感的紧要性 漏感是如何构成的呢？严密绕制，且绕满一周的环形线圈，即便没有磁芯，其全部磁通都集中在线圈“芯”内。但是，假如环形线圈没有绕满一周，或许绕制不严密，那么磁通就会从芯中走漏出来。这种效应与线匝间的绝对间隔和螺旋管芯体的磁导率成反比。共模扼流圈有两个绕组，这两个绕组被设计成使它们所流过的电流沿线圈芯传导时方向相反，从而使磁场为0。假如为了平安起见，芯体上的线圈不是双线绕制，这样两个绕组之间就有十分大的间隙，自然就引发磁通“走漏”，这即是说，磁场在所关怀的各个点上并非真正为0。共模扼流圈的漏感是差模电感。现实上，与差模有关的磁通必需在某点上分开芯体，换句话说，磁通在芯体内部构成闭合回路，而不只仅只局限在环形芯体内。假如芯体具有差模电感，那么，差模电流就会使芯体内的磁通出现偏离零点，假如偏离太大，芯体便会出现磁饱和景象，使共模电感根本与无磁芯的电感一样。后果，共模辐射的强度就好像电路中没有扼流圈一样。差模电流在共模环形线圈中引发的磁通偏离可由下式得出： 式中，是芯体中的磁通变化量，Ldm是测得的差模电感，是差模峰值电流，n为共模线圈的匝数。
由于能够经过控制B总，使之小于B饱和，从而避免芯体出现磁饱和景象，有以下规律：式中，是差模峰值电流，Bmax是磁通量的最大偏离，n是线圈的匝数，A是环形线圈的横截面积。Ldm是线圈的差模电感。 共模扼流圈的差模电感能够按如下办法测得：将其一引腿两端短接，接着测量另外两腿间的电感，其示值即为共模扼流圈的差模电感。共模扼流圈综述 滤波器设计时，假定共模与差模这两局部是彼此独立的。但是，这两局部并非真正独立，由于共模扼流圈能够提供十分大的差模电感。这局部差模电感可由分立的差模电感来模仿。 为了应用差模电感，在滤波器的设计进程中，共模与差模不应一同实行，而应该依据一定的顺序来做。首先，应该测量共模噪声并将其滤除掉。采用差模抑制网络（Differential Mode Rejection NETWORK），能够将差模成分消弭，因而就能够间接测量共模噪声了。假如设计的共模滤波器要一同使差模噪声不超越允许领域，那么就应测量共模与差模的混合噪声。由于已知共模成分在噪声容限以下，因而超标的仅是差模成分，可用共模滤波器的差模漏感来衰减。关于低功率电源零碎，共模扼流圈的差模电感足以处理差模辐射Issue(问题)，由于差模辐射的源阻抗较小，因而唯有极大批的电感是有用的。 虽然大批的差模电感十分有用，但太大的差模电感能够使扼流圈出现磁饱和。可按照公式（2）作容易计算来防止磁饱和景象的出现。用LISN原理测量共模扼流圈饱和特性的办法测量共模线圈磁芯（全体或局部）的饱和特性通常是很困难的。经过容易的实验能够看出共模滤波器的衰减在多大水平上受由60Hz编置电流引发的电感减小量的影响。实行此项测试需求一台示波器和一个差模抑制网络（DMRN）。首先，用示波器来监测
深刻认识差模电压和共模电压[1]
我们需要的是整个有意义的“输入信号”，要把两个输入端看作“整体”。 就像初中时平面坐标需要用 x,y 两个数表示，而到了高中或大学就只要用一个“数”v，但这个 v 是由 x,y 两个数构成的“向量”…… 而共模、差模正是“输入信号”整体的属性，差分输入可以表示为 vi = (vi+, vi-) 也可以表示为 vi = (vic, vid) c 表示共模， d 表示差模。两种描述是完全等价的。只不过换了一个认识角度，就像几何学里的坐标变换，同一个点在不同坐标系中的坐标值不同，但始终是同一个点。 运放的共模输入范围：器件（运放、仪放……）保持正常放大功能（保持一定共模抑制比 CMRR）条件下允许的共模信号的范围。
显然，不存在“某一端”上的共模电压的问题。但“某一端”也一样存在输入电压范围问题。而且这个范围等于共模输入电压范围。 道理很简单：运放正常工作时两输入端是虚短的，单端输入电压范围与共模输入电压范围几乎是一回事。 对其它放大器，共模输入电压跟单端输入电压范围就有区别了。例如对于仪放，差分输入不是 0，实际工作时的共模输入电压范围就要小于单端输入电压范围了。 可以通俗的理解为： 两只船静止在水面上，分别站着两个人，A和B。 A和B相互拉着手。当船上下波动时，A才能感觉到B变化的拉力。这两个船之间的高度差就是差模信号。 当水位上升或者下降时，A并不能感觉到这个拉力。这两个船离水底的绝对高度就是共模信号。 于是，我们说A和B只对差模信号响应，而对共模信号不响应。当然，也有一定的共模范围了，太低会沉到水底，这样船都无法再波动了。太高，会使会水溢出而形成水流导致船没法在水面上停留理论上，A和B应该只是对差模有响应 但实际上，由于船上下颠簸，A和B都晕了，明明只有共模，