共模、差模信號的關(guān)鍵特性和噪音的抑制方法

差模輻射噪音是圖7電纜中的信號電流環(huán)路所產(chǎn)生的輻射。這種噪音產(chǎn)生的電場(chǎng)強度與電纜到觀(guān)測點(diǎn)的距離成反比,與頻率的平方成正比,與電流和電流環(huán)路的面積成正比。因此,減小這種輻射的方法是在信號輸入端加LC低通濾波器阻止噪音電流流進(jìn)電纜;使用屏蔽電纜或扁平電纜,在相鄰的導線(xiàn)中傳輸回流電流和信號電流,使環(huán)路面積減小。

共模傳導噪音是在設備內噪音電壓的驅動(dòng)下,經(jīng)過(guò)大地與設備之間的寄生電容,在大地與電纜之間流動(dòng)的噪音電流產(chǎn)生的,如圖9所示。減小共模傳導噪音的方法是在信號線(xiàn)或電源線(xiàn)中串聯(lián)共模扼流圈、在地與導線(xiàn)之間并聯(lián)電容器、組成LC濾波器進(jìn)行濾波,濾去共模傳導噪聲。其電路如圖10所示。共模扼流圈是將電源線(xiàn)的零線(xiàn)和火線(xiàn)（或回流線(xiàn)和信號線(xiàn)）同方向繞在鐵氧體磁芯上構成的,它對線(xiàn)間流動(dòng)的差模信號電流和電源電流阻抗很小,而對兩根導線(xiàn)與地之間流過(guò)的共模電流阻抗則很大。共模輻射噪音是由于電纜端口上有共模電壓,在其驅動(dòng)下,從大地到電纜之間有共模電流流動(dòng)而產(chǎn)生的。輻射的電場(chǎng)強度與電纜到觀(guān)測點(diǎn)的距離成反比,（當電纜長(cháng)度比電流的波長(cháng)短時(shí)）與頻率和電纜的長(cháng)度成正比。減小這種輻射的方法有：通過(guò)在線(xiàn)路板上使用地線(xiàn)面來(lái)降低地線(xiàn)阻抗,在電纜的端口處使用LC低通濾波器或共模扼流圈。另外,盡量縮短電纜的長(cháng)度和使用屏蔽電纜也能減小輻射。

在有些電路中也可接入圖11所示的抗干擾變壓器來(lái)防止差模和共模噪音。

4、變壓器與噪音傳導

理想變壓器理論上是完美的電路元件,它能用完美的磁耦合在初級和次級繞組之間傳送電能。理想變壓器只能傳送交變的差模電流。它不能傳送共模電流,因為共模電流在變壓器繞組兩端的電位差為零,不能在變壓器繞組上產(chǎn)生磁場(chǎng)。

實(shí)際變壓器初級和次級繞組之間有一個(gè)很小但不等于零的耦合電容CWW,見(jiàn)圖12。這個(gè)電容是繞組之間存在非電介質(zhì)和物理間隙所產(chǎn)生的。增加繞組之間的空隙和用低介電常數的材料填滿(mǎn)繞組之間的空間就能減小繞組之間電容的數值。電容Cww為共模電流提供一條穿過(guò)變壓器的通道,其阻抗是由電容量的大小和信號頻率來(lái)決定的。

5、共模扼流圈

對于理想的單磁芯、雙繞組的共模扼流圈,將不考慮在實(shí)際扼流圈中或多或少存在的雜散阻抗（Cww,DCR,Cp等）的影響。這樣的假設是合理的,因為一個(gè)好的扼流圈設計,它的雜散阻抗和電路的源阻抗、負載阻抗相比是可以忽略的。

5.1 理想共模扼流圈對差模信號的效應

差模電流以相反的方向流過(guò)共模扼流圈的繞阻,建立大小相等,極性相反的磁場(chǎng),它能使輸出相互抵消,見(jiàn)圖13。這就使共模扼流圈對差模信號的阻抗為零。差模信號能不受阻地通過(guò)共模扼流圈。

5.2 理想共模扼流圈對共模信號的效應

共模電流以相同的方向流過(guò)共模扼流圈繞組的每一邊,見(jiàn)圖14,它建立大小相等相位相同的相加磁場(chǎng)。這一結果就使共模扼流圈對共模信號呈現高阻抗,使通過(guò)共模扼流圈的共模電流大大地減弱。實(shí)際減弱量（或共模抑制量）取決于共模扼流圈阻抗和負載阻抗大小之比。

6、有中心抽頭的自耦變壓器

自耦變壓器是以定向電流傳遞方式實(shí)現能量傳輸的。對于理想的自耦變壓器[2],不考慮實(shí)際或多或少存在的雜散阻抗（Cww,DCR,Cp等）的影響。這樣的假設是合理的,因為一個(gè)好的自耦變壓器設計,它的雜散阻抗和電路的源阻抗、負載阻抗相比是可以忽略的。