共模扼流圈(Common mode Choke):
也叫共模電感,是在一個閉合磁環上對稱繞制方向相反、匝數相同的線圈。
理想的共模扼流圈對L(或N)與E 之間的共模干擾具有抑制作用,而對L 與N 之間存在的差模干擾無電感抑制作用。
但實際線圈繞制的不完全對稱會導致差模漏電感的產生。
信號電流或電源電流在兩個繞組中流過時方向相反,產生的磁通量相互抵消,扼流圈呈現低阻抗。
共模雜訊電流(包括地環路引起的騷擾電流,也處稱作縱向電流)流經兩個繞組時方向相同,產生的磁通量同向相加,扼流圈呈現高阻抗,從而起到抑制共模雜訊的作用
共模電感實質上是一個雙向濾波器:一方面要濾除信號線上共模電磁干擾,另一方面又要抑制本身不向外發出電磁干擾,避免影響同一電磁環境下其他電子設備的正常工作。
共模扼流圈可以傳輸差模信號,直流和頻率很低的共模信號都可以通過,而對於高頻共模雜訊則呈現很大的阻抗,所以它可以用來抑制共模電流騷擾。
使用鐵氧體材料製成的磁環也可以達到共模抑制的效果。
共模信號(Common-Mode Signals):
共模信號是作用在差分放大器或儀錶放大器大小相同、極性相反的一對信號稱為差模信號。。例如,平衡線對中引入到兩個平衡端的雜訊電壓。另外一個例子是加在平衡線上的直流電壓(例如:由於信號源與接收器之間的地電位差而產生的直流電平)。
共模拒斥比(CMRR):
對於理想的差分放大器,可以完全消除共模信號輸出,這是由於差分輸入(同相和反相)抵消掉了相同的輸入成分。衡量這一特性的參數稱為共模拒斥比或CMRR
假使V1=V2=1V,輸出理想為0V,我們稱這個特性為共模拒斥比
共模電流:
共模干擾電流定義為在任意(或全部)載流導線和參考地之間的無用電位差所形成的電流。干擾電流在電路走線中的所有導線上的幅度、相位相同,它在電路走線與大地之間形成的回路中流動。
造成這種干擾電流的原因有:
1、外界電磁場在電路走線中的所有導線上感應出來電壓(這個電壓相對於大地是等幅和同相的),由這個電壓產生的電流;
2、由於電路走線兩端的器件所接的地電位不同,在這個地電位差的驅動下產生電流;
3、器件上的電路走線與大地之間有電位差,這樣電路走線上會出現共模電流。
由上面的介紹可知,共模電流不會對電路產生影響,只有當共模電流轉變成差模電流(或電壓)時,才對電路產生影響。這種情況會在電路不平衡的情況下發生。
另外,器件如果在其電路走線上產生共模電流,則電路走線會產生強烈的電磁輻射,造成器件滿足不了電磁相容標準中對輻射的限制要求,對其他器件造成干擾。
差模信號(Differential-Mode Signals):
為使信號得以放大,將其分成兩個大小相等兩部分,按相反極性加在電路兩個輸入。稱這種大小相等、極性相反的一對信號稱為差模信號。
共模和差模其實沒有嚴格的定義。只是說共模是相對於公共地而言的信號,而差摸則是兩個信號的差(注意這裡沒有強調公共地,你也可以將地作為一個信號處理)。單純孤立地討論共模和差模沒有多大的意義,必須結合具體的設計物件——如差分信號線。
設 差分信號線的正端電壓為Vp,負端電壓為Vn。自然你可以定義Vp或Vn為共模電壓(都相對於公共地),而Vp - Vn為差模電壓。但是這種孤立的定義和分析沒有意義。最簡單的,Vp和Vn到底哪個代表了差分信號線上的“共模”電壓?如果干擾只作用在Vp或Vn上(或 不平衡),那算什麼干擾?“共模抑制”對此是否有效?
看看這兩個式子:(Vp + Vn) / 2,(Vp - Vn) / 2。前一個是兩個信號線相對於公共地的平均值。 不僅如此,這兩個式子把差分信號線上的共模和差模特性非常自然地區分開來了,而且具有等權。如 果只有(Vp + Vn) / 2干擾,而沒有(Vp - Vn) / 2的干擾(這就是所謂的共模干擾),共模抑制就會完全抑制它。如果只有(Vp - Vn) / 2 信號,而沒有(Vp + Vn) / 2 信號(其實Vp和Vn都有信號,只是抵消而已),那便是我們非常熟悉的差分信號。
輸入共模=(Vin+ + Vin-)/2;
輸入差模=(VIN+ - VIN-)/2;
輸出共模=(VOUT++VOUT-)/2;
輸出差模=(VOUT+-VOUT-)/2;
共模增益=輸出共模/輸入共模;
差模增益=輸出差模/輸入差模