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共模干扰/差模干扰的产生与消除
发表日期:2015/12/16 作者:wellauto
     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。差模干扰:一般指在两根信号线上产生的幅度相等,相位相反的噪声。共模干扰是信号对地的电位差,主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的同方向电压迭加所形成。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压。主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压。
      差模干扰在两根信号线之间传输,属于对称性干扰。消除差模干扰的方法是在电路中增加一个偏值电阻,并采用双绞线。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:采用屏蔽双绞线并有效接地、强电场的地方采用镀锌管屏蔽、布线时远离高压线,不能将高压电源线和信号线捆在一起走线、采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV)
      共模抑制比:差模信号电压增益与共模信号电压增益的比值,说明差分放大电路对共模信号的抑制能力,因此共模抑制比越大越好,说明电路的性能优良。传输线的共模传输模式:当两条耦合传输线上驱动信号的幅度与相位都相同。此时,传输线的等效电容将随着互容的减少而减少,同时等效电感却因为互感的增加而增加。
      传输线的差模传输的模式:当两根耦合的传输线相互之间的驱动信号幅值相同但相位相差180 度的时候,就是一个差模传输的模型。此时,传输线的等效电容因为互容的加倍而增加,但是等效电感因为互感的减小而变小。
      任何电源线上传导干扰信号,均可用差模和共模干扰信号来表示。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。因此,欲削弱传导干扰,把EMI信号控制在有关EMC标准规定的极限电平以下。 除抑制干扰源以外,最有效的方法就是在开关电源输入和输出电路中加装EMI滤波器。开关电源的工作频率高达2MHz。CE的EMC标准规定的传导干扰电平的极限值是从150 kHz~30MHz。对开关电源产生的高频段EMI信号,选择相应的去耦电路或网络结构较为简单的EMI滤波器,就容易满足符合EMC标准的滤波效果,另外Class D类功放也是一个EMI干扰源。
      差模传导干扰是电子设备内部噪音电压产生的与信号电流或电源电流相同路径的噪音电流。减小这种噪音的方法是在信号线和电源线上串联差模扼流圈、并联电容或用电容和电感组成低通滤波器,来减小高频的噪音。噪音产生的电场强度与电缆到观测点的距离成反比,与频率的平方成正比,与电流和电流环路的面积成正比。所以,减小这种辐射的方法是在信号输入端加LC低通滤波器阻止噪音电流流进电缆;使用屏蔽电缆或扁平电缆,在相邻的导线中传输回流电流和信号电流,使环路面积减小。
      共模传导干扰是在设备内噪音电压的驱动下,经过大地与设备之间的寄生电容,在大地与电缆之间流动的噪音电流产生的。减小共模传导噪音的方法是在信号线或电源线中串联共模扼流圈、在地与导线之间并联电容器、组成LC滤波器进行滤波,滤去共模噪声。噪音辐射的电场强度与电缆到观测点的距离成反比,与频率和电缆的长度成正比。