共模扼流圈 (Common Mode Choke),也叫共模電感,是在一個(gè)閉合磁環(huán)上對(duì)稱(chēng)繞制方向相反、匝數(shù)相同的線圈。常用于過(guò)濾共模的電磁干擾,抑制高速信號(hào)線產(chǎn)生的電磁波向外輻射發(fā)射,提高系統(tǒng)的EMC,在實(shí)際應(yīng)用中一般是在差分的信號(hào)線上加共模電感。
共模干擾,差模干擾
要明白共模電感的應(yīng)用就得先明白什么是共模干擾,差模干擾。
共模和差模都是一個(gè)相對(duì)量,共模是指兩個(gè)信號(hào)A,B相對(duì)于參考點(diǎn)(GND)的電勢(shì),差模是指A,B之間的相對(duì)值。
共模干擾是指兩個(gè)信號(hào)線對(duì)地的干擾,如果環(huán)境對(duì)兩個(gè)信號(hào)線對(duì)地之間產(chǎn)生對(duì)地的同向等幅的干擾(疊加相同的電壓),那么就叫共模干擾,之所以說(shuō)差分信號(hào)有很好的共模抑制,是因?yàn)?a target="_blank">差分放大器只對(duì)兩個(gè)信號(hào)的差值放大,如果是大小相等的共模干擾完全可以消除掉,(Udiff=Ua-Ub)
差模干擾又指串模,是指兩個(gè)信號(hào)線之間的差值,差模干擾相當(dāng)于兩個(gè)信號(hào)間加上了一個(gè)干擾電壓,Unoise=Ua-Ub。如下圖所示:
差分信號(hào)
等幅相位相反的兩個(gè)信號(hào),以一個(gè)共模電壓為基準(zhǔn)做擺動(dòng),就叫差分信號(hào)。如果一端接地的話就變成單端信號(hào)了。如果A,B兩個(gè)信號(hào)的共模電壓是1.2V的話(LVDS),那么A,B是在1.2V上做350mV的差模,高低電平是由他們的差值決定的,所以能很好的抑制共模干擾,只要控制兩個(gè)信號(hào)的零點(diǎn)就可以控制信號(hào)的邏輯狀態(tài)了,相比單端的相對(duì)于地的閥值電平,具有抗共模干擾能力強(qiáng),適合電壓傳輸,EMI少的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于差分信號(hào)為什么需要共模扼流圈,是因?yàn)椴罘址糯笃鞫加幸粋€(gè)共模抑制比,超過(guò)這個(gè)CMRR,就會(huì)失真。下圖是差分的具體實(shí)現(xiàn)圖(LVDS):
從圖中也可以看到,由于差分信號(hào)相互之間的耦合左右,所以對(duì)外的EMI也比較小。
共模電感抑制共模干擾:
根據(jù)右手螺旋定則,在同一磁環(huán)繞上方向相反的兩個(gè)線圈通過(guò)極性相同,幅值相等的兩個(gè)電壓時(shí),產(chǎn)生的磁通相互疊加,感抗為:Xl=wL,感抗很大。差分信號(hào)產(chǎn)生的磁通就相互抵消。
差分信號(hào)的回路
當(dāng)?shù)貐⒖济娌贿B續(xù)的時(shí)候,兩根信號(hào)能提供回路,但是還是和地的耦合強(qiáng)度大一般是以地為回路。
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原文標(biāo)題:一文帶你了解什么是共模電感/共模信號(hào)/差分信號(hào)
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