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电流在导线上传输时的共模方式和差模方式

电流在导线上传输时的共模方式和差模方式

电流在导线上传输时有两种方式:共模方式和差模方式。一对导线上若流过差模电流,则两条线上的电流大小相等,方向相反。驱动源是线与线之间的差模源。一般有用信号都是差模电流。一对导线上若流过共模电流,则两条线上的电流方向相同。

驱动源是线与地之间的共模源。骚扰在传输线上既可以以差模方式出现,也可以以共模方式出现。概括说来,共模骚扰可以分为两种,一种是设备外部的骚扰通过设备的互连线以共模电流的形式侵入设备内部产生干扰,另一种是设备内部产生的骚扰通过设备互连线以共模电流的形式向设备外部发射骚扰。共模骚扰通常指线与地之间的骚扰。下面就对这两种共模骚扰的成因、表现形式和抑制对策分别进行阐述。

传输线对上是否存在共模电流骚扰可以方便地用电流钳测出。将电流钳夹住传输线,差模电流不会在电流钳中产生感应电压,共模电流则可以。将该电压输入示波器或频谱仪就可以分析共模骚扰的波形和频谱特性。

由于产生共模电流的根本原因是地电位差的存在,所以切断地环路是抑制共模电流骚扰最直接的方法。这种方法常用的措施有3种:(1) 隔离变压器。(2) 共模扼流圈。(3) 光电耦合器。

测量设备通过空间传播的辐射骚扰强度时常常遇到下述情况,如设备不接各种输入输出线或控制线时则辐射噪声较小,可能不超过标准规定的要求,但是接上这些线以后辐射噪声在某些频段会显著增加,有时可增10~20 dB。实验证明噪声强度的增加与外接线终端是否接负载,即是否有差模的负载电流关系不大,因此这是共模电流辐射问题。一对紧贴着的导线如果流过差模电流则导线各自在空间产生的电磁场可以相互抵消,因为两根导线中的电流大小相等方向相反。当导线对上流过共模电流时各自产生的电磁场可以相互叠加。

在PCB 上为了把数字部分和模拟部分隔离,常把地分割成数字地和模拟地。如果这两部分之间有信号联系,如下图所示,并且数字地和模拟地的连接部分AB 比较细长存在一定电感,则差模电流IDM将在AB 连接线的电感上产生共模驱动电压源,从而引起共模辐射。天线一部分是数字地,另一部分是模拟地和外接地线。

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