高速设计基本概念答疑

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电压电流的变化通过导线传输时有二种形态，我们将此称做“共模”和“差模”。设备的电源线、电话等的通信线、与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路，至少有两根导线，这两根导线作为往返线路输送电力或信号。但在这两根导线之外通常还有第三导体，这就是“地线”。干扰电压和电流分为两种：一种是两根导线分别做为往返线路传输;另一种是两根导线做去路，地线做返回路传输。前者叫“差模”，后者叫“共模”。

如图1所示，电源、信号源及其负载通过两根导线连接。流过一边导线的电流与另一边导线的电流幅度相同，方向相反。但是干扰源并不一定连接在两根导线之间。由于噪声源有各种形态，所以也有在两根导线与地线之间的电压。其结果是流过两根导线的干扰电流幅度不同。

图1 差模干扰

请看图2，在加在两线之间的干扰电压的驱动下，两根导线上有幅度相同但方向相反的电流(差模电流)。但如果同时在两根导线与地线之间加上干扰电压，两根线就会流过幅度和方向都相同的电流，这些电流(共模)合在一起经地线流向相反方向。我们来考察流过两根导线的电流。一根导线上的差模干扰电流与共模干扰同向，因此相加;另一根导线上的差模噪声与共模噪声反向，因此相减。因此，流经两根导线的电流具有不同的幅度。

我们再来考虑一下对地线的电压。如图2，对于差模电压，一根导线上是(线间电压)/2，而另一根导线上是 -(线间电压)/2，因而是平衡的。但共模电压两根导线上相同。所以当两种模式同时存在时，两根导线对地线的电压也不同。

图2 对地电压/电流与差模、共模电压/电流之间的关系

因此，当两根导线对地线电压或电流不同时，可通过下列方法求出两种模式的成分：

VN =(V1-V2)/ 2 Vc=(V1+V2)/ 2

IN =(I1-I2)/ 2 Ic=(I1+I2)/ 2

通过被连接的电路，两根导线终端与地线之间存在着阻抗。这两条线的阻抗一旦不平衡，在终端就会出现模式的相互转换。即通过导线传递的一种模式在终端反射时，其中一部分会变换成另一种模式。

另外，通常两根导线之间的间隔较小，导线与地线导体之间距离较大。所以若考虑从导线辐射的干扰，与差模电流产生的辐射相比，共模电流辐射的强度更大。

与此相反，可以说因外部电磁场干扰在导线上产生的干扰电压/电流，或附近的导线等产生的静电感应、电磁感应等的耦合是一样的。