一文了解共模电感/共模信号/差分信号

共模扼流圈 (Common Mode Choke),也叫共模电感,是在一个闭合磁环上对称绕制方向相反、匝数相同的线圈。常用于过滤共模的电磁干扰,抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射,提高系统的EMC,在实际应用中一般是在差分的信号线上加共模电感。

共模电感

共模干扰,差模干扰

要明白共模电感的应用就得先明白什么是共模干扰,差模干扰。

共模和差模都是一个相对量,共模是指两个信号A,B相对于参考点(GND)的电势,差模是指A,B之间的相对值。

共模干扰是指两个信号线对地的干扰,如果环境对两个信号线对地之间产生对地的同向等幅的干扰(叠加相同的电压),那么就叫共模干扰,之所以说差分信号有很好的共模抑制,是因为差分放大器只对两个信号的差值放大,如果是大小相等的共模干扰完全可以消除掉,(Udiff=Ua-Ub)

差模干扰又指串模,是指两个信号线之间的差值,差模干扰相当于两个信号间加上了一个干扰电压,Unoise=Ua-Ub。如下图所示:

串模

差分信号

等幅相位相反的两个信号,以一个共模电压为基准做摆动,就叫差分信号。如果一端接地的话就变成单端信号了。如果A,B两个信号的共模电压是1.2V的话(LVDS),那么A,B是在1.2V上做350mV的差模,高低电平是由他们的差值决定的,所以能很好的抑制共模干扰,只要控制两个信号的零点就可以控制信号的逻辑状态了,相比单端的相对于地的阀值电平,具有抗共模干扰能力强,适合电压传输,EMI少的优点。对于差分信号为什么需要共模扼流圈,是因为差分放大器都有一个共模抑制比,超过这个CMRR,就会失真。下图是差分的具体实现图(LVDS):

差分

从图中也可以看到,由于差分信号相互之间的耦合左右,所以对外的EMI也比较小。


共模电感抑制共模干扰:

根据右手螺旋定则,在同一磁环绕上方向相反的两个线圈通过极性相同,幅值相等的两个电压时,产生的磁通相互叠加,感抗为:Xl=wL,感抗很大。差分信号产生的磁通就相互抵消。

差分信号的回路

当地参考面不连续的时候,两根信号能提供回路,但是还是和地的耦合强度大一般是以地为回路。

原文链接:http://blog.csdn.net/lyq198972/article/details/71680294

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