共模電感聽(tīng)過(guò)很多次，但是什么原理你們真的懂嗎？

作者：一博科技高速先生成員  黃剛

共模電感，我們更多的會(huì )在通訊類(lèi)的產(chǎn)品中看到，普遍存在于接口的應用中，例如USB，PCIE，HDMI等接口。從它的名字大家肯定知道，它的作用是與共模阻抗是有關(guān)系的。它的外形大概是長(cháng)下面這樣，把一對差分線(xiàn)進(jìn)行串接起來(lái)使用。

對，就是這么簡(jiǎn)單，由于它的使用簡(jiǎn)單和體積不大，對于PCB設計來(lái)說(shuō)不會(huì )增加什么難度，因此在很多接口的原理圖上都少不了它的身影。用是很多人都會(huì )用啦，但是并不代表大家都能理解它的原理，高速先生下面要講的這個(gè)案例就是有關(guān)于它的應用。
我司幫客戶(hù)設計的一款通訊板，其中有一個(gè)USB的接口模塊，從USB芯片到接口，然后通過(guò)cable連接到device?？蛻?hù)板子加工回來(lái)進(jìn)行測試后，就向我們咨詢(xún)了這么一個(gè)問(wèn)題！


客戶(hù)先對做好的板卡進(jìn)行了無(wú)源測試，結果真的是“喜憂(yōu)參半”??！我們首先來(lái)看看這個(gè)板子的測試場(chǎng)景，客戶(hù)將網(wǎng)絡(luò )分析儀接到USB夾具，再從USB接口接到我們的板卡上，來(lái)測試板卡的阻抗和回波損耗。

客戶(hù)首先測試了鏈路的差分阻抗和回損，發(fā)現都還是不錯的，都能滿(mǎn)足協(xié)議的要求。

 一切看起來(lái)都往好的方向走的時(shí)候，USB協(xié)議上還有一項共?；夭〒p耗的指標要滿(mǎn)足，于是客戶(hù)也測試了這個(gè)指標，結果就尷尬了，這個(gè)指標居然在低頻的時(shí)候不過(guò)?。?！

這就是客戶(hù)測試后第一時(shí)間來(lái)找高速先生的原因了。因為這個(gè)板卡的USB是3.2信號，是10Gbps的速率，并不算很高，因此前期并不需要高速先生來(lái)介入仿真，客戶(hù)選擇相信了我們的設計部同事能直接搞掂！現在指標不過(guò)，客戶(hù)就立馬求助高速先生了！當然高速先生也相信我們設計部的同事，對于這個(gè)速率的設計應該不會(huì )出現很大的問(wèn)題。

于是高速先生一邊在check板子設計的同時(shí)，一邊讓客戶(hù)再做下有源的測試，讓客戶(hù)進(jìn)行眼圖測試和功能測試。

恩，功能沒(méi)有問(wèn)題，測試的眼圖也很好，那為什么共模的回損指標會(huì )不過(guò)呢？高速先生通過(guò)PCB設計找到了答案！高速先生找到這根上面測試的網(wǎng)絡(luò )，發(fā)現從接口進(jìn)去之后會(huì )經(jīng)過(guò)一系列的阻容器件，其中有一個(gè)器件就是我們今天的“豬腳”，共模電感了！

高速先生立馬就把共?；負p指標不過(guò)的矛頭指向這個(gè)共模電感！于是去查下這款共模電感的datasheet，果然找到了初步的答案?？吹竭@個(gè)共模電感的電氣參數會(huì )發(fā)現，它對于信號的共模和差模的傳輸起到截然不同的作用，從阻抗曲線(xiàn)能看出來(lái)，差模阻抗比較小，而共模阻抗比較大，其實(shí)它就是一種阻擋共模信號而允許差模信號通過(guò)的器件！

然后我們有了一個(gè)大膽的嘗試，讓客戶(hù)把這個(gè)共模電感短路掉，再測試下功能是否ok，而客戶(hù)也很快進(jìn)行了嘗試并給出了答案！而且驚喜的是不僅當前來(lái)找我們的這個(gè)項目沒(méi)問(wèn)題，甚至連之前一個(gè)類(lèi)似的項目也是這樣，短路掉共模電感之后都是測試指標pass的！而且更“詭異”的是取下共模電感后測試的眼圖反而還比用上共模電感還要更好一點(diǎn)，你沒(méi)有聽(tīng)錯！是還更好一點(diǎn)！

恩，從這款共模電感的參數并結合測試的一些操作可以看到，共模電感本身具有很大的共模阻抗，因此測試共?；負p不過(guò)肯定也是很容易理解的，另外也能看到把共模電感取下來(lái)之后也是能很好的工作的！但是高速先生永遠不會(huì )滿(mǎn)足于看到現象這個(gè)水平上，高速先生還想能不能拿到這個(gè)共模電感的模型做一下仿真和測試的對比驗證，并對這個(gè)原理進(jìn)行深入的分析，由于篇幅有限，下一part更加精彩的部分將留到下篇文章來(lái)給大家分享哈，把這篇文章的疑問(wèn)統一給大家解答！本文就先到這里了哈，請大家繼續關(guān)注和期待！