USB|共模干扰和差模干扰,看完终于明白了

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共模信号和差模信号
通常电源线有三根线:火线L、零线N和地线PE 。
电压和电流的变化通过导线传输时有两种形态 。
一种是两根导线 , 分别作为往返线路传输 , 我们称之为差模 。
另一种是两根导线做去路 , 地线做返回传输 我们称之为共模 。

如上图 , 蓝色信号是在两根导线内部作往返传输 , 我们称之为差模 。
黄色信号是在信号与地线之间传输 , 我们称之为共模 。
共模干扰与差模干扰
任何两根电源线上所存在的干扰 , 均可用共模干扰和差模干扰来表示 。
共模干扰在导线与地(机壳)之间传输 , 属于非对称性干扰 , 它定义为任何载流导体与参考地之间的不希望存在的电位差 。
差模干扰在两导线之间传输 , 属于对称性干扰 , 它定义为任何两个载流导体之间的不希望存在的电位差 。
在一般情况下 , 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 。 差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小 。共模干扰信号
共模干扰的电流大小不一定相等 , 但是方向(相位)相同的 。
电气设备对外的干扰多以共模干扰为主 , 外来的干扰也多以共模干扰为主 , 共模干扰本身一般不会对设备产生危害 , 但是如果共模干扰转变为差模干扰 , 干扰就严重了 , 因为有用信号都是差模信号 。

差模干扰信号
差模干扰的电流大小相等 , 方向(相位)相反 。

由于走线的分布电容、电感、信号走线阻抗不连续 , 以及信号回流路径流过了意料之外的通路等 , 差模电流会转换成共模电流 。


共模干扰产生原因

主要有以下几种:

1、电网串入共模干扰电压 。

2、辐射干扰(如雷电 , 设备电弧 , 附近电台 , 大功率辐射源)在信号线上感应出共模干扰 , 原因是交变的磁场产生交变的电流 , 地线—零线回路面积与地线—火线回路面积不相同 , 两个回路阻抗不同等原因造成电流大小不同 。

3、接地电压不一样 , 简单的说就电位差而造就了共模干扰 。
4、设备内部的线路对电源线造成的共模干扰 。
共模干扰电流
共模干扰一般是以共模干扰电流存在的形式出现的 , 一般情况下 , 共模干扰电流产生的原因有三个方面:

1、外界电磁场在电路走线中的所有导线上感应出来电压(这个电压相对于大地是等幅和同相的) , 由这个电压产生的电流 。

2、由于电路走线两端的器件所接的地电位不同 , 在这个地电位差的驱动下产生的电流 。
3、器件上的电路走线与大地之间有电位差 , 这样电路走线上会产生共模干扰电流 。
注意事项

1、器件如果在其电路走线上产生共模干扰电流 , 则电路走线会产生强烈的电磁辐射 , 对电子、电气产品元器件产生电磁干扰 , 影响产品的性能指标 。
2、当电路不平衡时 , 共模干扰电流会转变为差模干扰电流 , 差模干扰电流对电路直接产生干扰影响 。