共模电流和差模电流
共模差模信号特征
关键词：共模信号 差模信号 噪音抑制1 引言了解共模和差模信号之间的差别,对正确理解脉冲磁路和工作模块之间的关系是至关重要的。
变压器、共模扼流圈和自耦变压器的端接法,对在局域网（LAN）和通信接口电路中减小共模干扰起关键作用。
共模噪音在用无屏蔽对绞电缆线的通信系统中,是引起射频干扰的主要因素,所以了解共模噪音将有利于更好地了解我们关心的磁性界面的电磁兼容论点。
本文的主要目的是阐述差模和共模信号的关键特性和共模扼流圈、自耦变压器端接法主要用途,以及为什么共模信号在无屏蔽对绞电缆线上会引起噪音发射。
在介绍这些信号特点的同时,还介绍了抑制一般噪音常用的方法。
2 差模和共模信号我们研究简单的两线电缆,在它的终端接有负载阻抗。
每一线对地的电压用符号V1和V2来表示。
差模信号分量是VDIFF,共模信号分量是VCOM,电缆和地之间存在的寄生电容是Cp。
其电路如图1所示,其波形如图2所示。
2．1 差模信号纯差模信号是：V1=－V2 （1）大小相等,相位差是180°VDIFF=V1－V2 （2）因为V1和V2对地是对称的,所以地线上没有电流流过。
所有的差模电流（IDIFF）全流过负载。
在以电缆传输信号时,差模信号是作为携带信息“想要”的信号。
局域网（LAN）和通信中应用的无线收发机的结构中安装的都是差模器件。
两个电压（V1＋V2）瞬时值之和总是等于零。
2．2 共模信号纯共模信号是：V1=V2=VCOM （3）大小相等,相位差为0°V3=0 （4）共模信号的电路如图3所示,其波形如图4所示。
因为在负载两端没有电位差,所以没有电流流过负载。
所有的共模电流都通过电缆和地之间的寄生电容流向地线。
在以电缆传输信号时,因为共模信号不携带信息,所以它是“不想要”的信号。
两个电压瞬时值之和（V1＋V2）不等于零。
相对于地而言,每一电缆上都有变化的电位差。
这变化的电位差就会从电缆上发射电磁波。
3 差模和共模信号及其在无屏蔽对绞线中的EMC在对绞电缆线中的每一根导线是以双螺旋形结构相互缠绕着。
共模电感与差模电感
共模电感与差模电感
共模电感和差模电感是电感的两种类型。
共模电感是指两个电线之间的电感，其中电流在两个电线上的方向相同。
差模电感是指两个电线之间的电感，其中电流在两个电线上的方向相反。
共模电感和差模电感的性质和应用不同。
共模电感主要用于电磁干扰（EMI）过滤器中，可以减少电磁干扰对电路的影响。
差模电感则主要用于信号传输中，可以减少传输线上的电磁噪声和互相干扰。
在设计电路时，需要根据具体情况选择合适的电感类型。
例如，在设计音频放大器时，需要使用差模电感来减少电磁噪声。
而在设计电源滤波器时，需要使用共模电感来减少电磁干扰。
总之，共模电感和差模电感在电路设计中起着重要的作用，需要根据具体需求选择合适的类型。
- 1 -。
传导式EMI的测量技术(四)差模和共模
传导式EMI的测量技术(四)差模和共模1.传导式EMI的限制对EMI而言，滤波器是做何用途呢？表一列出了FCC和CISPR 22的EMI限制规定。
此表中比较特殊的是，除了可用dBμV计量以外，也可以用mV来计量。
这对那些讨厌使用对数（logarithm）计算的设计者而言很便利。
在对数的定义里：db=20log10[V1/V2] ，V1/V2是输出入电压的比值。
所以，dBμV表示是以IμV为对数的比较基准。
下式是mV转换成dBμV的公式：(dBμV)=20Хlog[mV/10-6]譬如：0.25mV可以透过公式，得出：20log10[0.25Х1,000/1] ≌48 dBμV。
而dBμV转换成mV的公式如下：(mV)=(10(dbμV)/20)Х10-3表一：传导式EMI的限制必须注意的是，FCC并没有规定平均的限制值，只规定了「准峰值（quasi-peak）」。
虽然，FCC有认可CISPR 22的限制值。
但是，FCC不允许两者混用或并用。
设计者必须择一而从。
不过，以目前的情况来看，FCC Part 15势必会逐渐和CISPR 22完全一致的。
表二是dBμV与mV的快速转换对查表，我们可以利用上述的公式来转换dBμV、mV；或利用表二查得。
表二：dBμV与mV的对查表再观察一下表一中的类别B，尤其是150 kHz至450 kHz，和450 kHz至500 kHz的区域。
实际上，对CISPR而言，这是一个连续的区域，因为dBμV对log(f)的限制线在150 kHz到500 kHz 的区域内是一条直线。
在150 kHz至500 kHz之间，CISPR均限曲线（传导式EMI）的任一点之dBμV 值可由下式求出：(dBμVAVG)= -19.07Хlog(?MHZ)+40.28为了方便计算和记忆，上式可以改写成：(dBμVAVG)= -20Хlog(?MHZ)+40在这个区域内的「准峰值限制」正好比「平均限制」高10dB。
共模干扰,差模干扰,共模残压
共模干扰与差模干扰共模干扰（Common-mode）：两导线上的干扰电流振幅相等，而方向相同者称为共模干扰。
共模电流一般情况下，电缆上产生共模电流的原因有三个方面: 一个是外界电磁场在电缆中所有导线上感应出来的电压（这个电压相对于大地是等幅同相的），这个电压产生电流；另一个原因是电缆两端的设备所接的地电位不同，在这个地电位的驱动下产生电流; 第三个原因是设备上的电缆与大地之间的电位差，这样电缆上会有共模电流。
如果设备在其电缆上产生共模电流，电缆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。
另外，当电路不平衡时，共模电流会转变为差模电流，差模电流对电路直接产生干扰影响。
对于电子、电气产品电路中的信号线及其回路而言:差模电流流过电路中的导线环路时，将引起差模辐射，这种环路相当于小环天线，能向空间辐射磁场，或接收磁场。
因此，必须限制环路的大小和面积。
如何识别共模干扰1）从干扰源判断：雷电、附近发生的电弧、附近的电台或其它大功率辐射装置在电缆上产生的干扰是共模干扰。
2）从频率上判断：共模干扰主要集中在1MHz以上。
这是由于共模干扰是通过空间感应到电缆上的，这种感应只有在较高频率时才容易发生。
但有一种例外，当电缆从很强的磁场辐射源（例如，开关电源）旁边通过时，也会感应上频率较低的共模干扰。
3）用仪器测量：只要有一台频谱分析仪和一只电流卡钳就可以进行测量、判断了，判断的步骤如下：将卡钳卡在信号线或地线（火线或零线）上，记录下某个感兴趣频率（f1）的干扰强度；/将卡钳同时卡住信号线和地线，若能观察到（f1）处的干扰，则（f1）干扰中包含共模干扰成份，要判断是否仅含共模成份，进行步骤三的判别；将卡钳分别卡住信号线和地线，若两根线上测得的（f1）干扰的幅度相同，则（f1）干扰中仅含共模成份；若不相同，则（f1）干扰中还包含差模成份。
消除共模干扰的方法包括：（1）采用屏蔽双绞线并有效接地（2）强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽（3）布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线（4）不要和电控锁等易产生干扰的设备共用同一个电源（5）采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV) （6）使用差分式电路差模干扰（Differential-mode）：两导线上的干扰电流，振幅相等，方向相反称为差模干扰。
什么是共模干扰和差模干扰
什么是共模干扰和差模干扰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”。
对差分放大器，两路输入的干扰信号，如果是大小不相等，或方向不相同，即为差模干扰信号。
通常我们使用的电器是两线的，一根火线(L)，一根零线(N)，零线认为是三相电的中线，同时还有一根接地线叫做地线，。
零线与火线之间的干扰叫做差模干扰，火线与地线之间的干扰叫做共模干扰。
地与零线之间认为是没有电压的，或者可以认为是零线没有电压，不能驱动电器，因此认为零线与地线之间没有干扰。
什么是共模残压共模电压(common mode voltage):在每一导体和所规定的参照点之间(往往是大地或机架)出现的相量电压的平均值。
或者说同时加在电压表两测量端和规定公共端之间的那部分输入电压。
差模电压(symmetrical voltage)：一组规定的带电导体中任意两根之间的电压。
使差模电压又称对称电压。
在规定波形，标称放电电流冲击氧化锌阀片，阀片两端测到的电压峰值，称为残压。
残压与压敏电压的比值，残压比。
雷击，闪电会在输入/输出电源线上产生瞬间高压，大电流，影响用户设备稳定运行，严重时会造成设备损坏。
避雷器按接法分可分为共模接法和差模接法两种：避雷器接在相线之间或相线与零线之间称为差模接法，即所谓横向保护。
避雷器接在相线与地线之间或零线与地线之间称为共模接法，即所谓纵向保护。
共模信号是作用在差分放大器或仪表放大器同相、反相输入端的相同信号。
例如，平衡线对中引入到两个平衡端的噪声电压。
另外一个例子是加在平衡线上的直流电压(例如：由于信号源与接收器之间的地电位差而产生的直流电平)。
共模干扰和差模干扰及其抑制技术
Ｌ－Ｎ 上的差模干扰信号看作独立的 骚扰源，把 Ｌ－Ｅ、Ｎ－Ｅ 和 Ｌ－Ｎ 看作独 立的网络端口，以便于分析 ＥＭＩ 信 号和处理有关的滤波网络。
２．２ 共模电流和差模电流
干扰电流在导线上传输时有 两种方式： 共模方式和差模方式， 如图 ２－２ 所示。一对导线上如流过 差模电流则两条线上的电流大小相 等，方向相反； 而一般有用信号也 都是差模电流。一对导线上如流过 共模电流则两条线上的电流方向相 同。干扰电流在导线上传输时既可 以差模方式出现，也可以共模方式 出现。但共模电流只有变成差模电
（１） 由于电路的不平衡性，相 同的共模电压会在信号线和信号地 线上产生不同幅度的共模电流，从 而产生差模电压，形成干扰。
（２） 共模电流会产生很强的辐 射，对周围的电路形成辐射性干 扰，而电缆的共模辐射则是设备辐 射干扰发射超标的主要原因之一。
一般情况下，电缆上产生共模 电流的原因有三个方面： 一个是外 界电磁场在电缆中所有导线上感应 出来的电压（这个电压相对于大地 是等幅同相的），这个电压产生电 流；另一个原因是电缆两端的设备 所接的地电位不同，在这个地电位 的驱动下产生电流； 第三个原因是 设备上的电缆与大地之间的电位 差，这样电缆上会有共模电流。如 果设备在其电缆上产生共模电流， 电缆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。另外， 当电路不平衡时，共模电流会转变 为差模电流，差模电流对电路直接 产生干扰影响。对于电子、电气产 品电路中的信号线及其回路而言： 差模电流流过电路中的导线环路 时，将引起差模辐射，这种环路相 当于小环天线，能向空间辐射磁 场，或接收磁场。因此，必须限制 环路的大小和面积。
平 ７１３１０７）
Zhao Jin-kui
共模和差模信号的定义
共模和差模信号的定义及产生机理、电缆、绞线、变压器和扼流圈电磁干扰产生及其的抑制1 引言了解共模和差模信号之间的差别,对正确理解脉冲磁路和工作模块之间的关系是至关重要的。
变压器压器、共模扼流圈和自耦变压器的端接法,对在局域网（LAN）和通信接口电路中减小共模干扰起关键作用。
共模噪音在用无屏蔽对绞电缆线的通信系统中,是引起射频干扰的主要因素,所以了解共模噪音将有利于更好地了解我们关心的磁性界面的电磁兼容论点。
本文的主要目的是阐述差模和共模信号的关键特性和共模扼流圈、自耦变压器端接法主要用途,以及为什么共模信号在无屏蔽对绞电缆线上会引起噪音发射。
在介绍这些信号特点的同时,还介绍了抑制一般噪音常用的方法。
2 差模和共模信号我们研究简单的两线电缆,在它的终端接有负载阻抗。
每一线对地的电压用符号V1和V2来表示。
差模信号分量是VDIFF,共模信号分量是VCOM,电缆和地之间存在的寄生电容是Cp。
其电路如图1所示,其波形如图2所示。
2．1 差模信号纯差模信号是：V1=－V2 （1）大小相等,相位差是180°VDIFF=V1－V2 （2）因为V1和V2对地是对称的,所以地线上没有电流流过(有电压差才会有电流)。
所有的差模电流（IDIFF）全流过负载。
在以电缆传输信号时,差模信号是作为携带信息“想要”的信号。
局域网（LAN）和通信中应用的无线收发机的结构中安装的都是差模器件。
两个电压（V1＋V2）瞬时值之和总是等于零。
2．2 共模信号纯共模信号是：V1=V2=VCOM （3）大小相等,相位差为0°V3=0 （4）共模信号的电路如图3所示,其波形如图4所示。
因为在负载两端没有电位差,所以没有电流流过负载。
所有的共模电流都通过电缆和地之间的寄生电容流向地线。
在以电缆传输信号时,因为共模信号不携带信息,所以它是“不想要”的信号。
两个电压瞬时值之和（V1＋V2）不等于零。
相对于地而言,每一电缆上都有变化的电位差。
共模电感的差模感量测量
共模电感的差模感量测量共模电感是指在差模信号下，两个绕组之间所产生的电感。
差模电感可以用来衡量电路中的共模干扰水平，因此对于差模感的量测非常重要。
本文将介绍共模电感的差模感量测方法。
在实际电路中，常常会有共模信号和差模信号同时存在。
共模信号是指同时作用于电路两个输入端的信号，而差模信号则是两个输入端信号的差值。
共模电感的差模感量测就是要确定在差模信号下，共模电感的大小。
为了量测共模电感的差模感，一种常用的方法是使用差动电压法。
差动电压法通过将信号源的信号分别连接到电路的两个输入端，然后测量电路输出端的差动电压来确定共模电感的大小。
具体操作步骤如下：1. 将信号源的信号分别连接到电路的两个输入端，并保持差模信号不变。
2. 测量电路输出端的差动电压。
差动电压是指电路输出端的两个信号之间的差值。
3. 根据测得的差动电压和已知的差模信号大小，可以计算出共模电感的大小。
差动电压法的原理是，当差模信号存在时，共模电感会对电路产生影响，从而导致输出端的差动电压不为零。
通过测量差动电压的大小，可以间接得到共模电感的大小。
除了差动电压法，还有其他一些方法可以用来量测共模电感的差模感。
例如，可以使用差模电流法来测量差模感。
差模电流法是通过测量电路输入端的差模电流来确定共模电感的大小。
另外，还可以使用差模电阻法和差模电容法来进行差模感的量测。
共模电感的差模感量测是电路设计和故障排查中的重要环节。
通过合适的量测方法，可以准确地确定共模电感的大小，从而评估电路的共模干扰水平。
这对于提高电路的抗干扰能力和保证信号质量具有重要意义。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解并应用差模感量测方法。
共模和差模电感电路分析方法及思路
共模和差模电感电路分析方法及思路所谓共模信号就是二个大小相等、方向相同的信号。
所谓差模信号就是二个大小相等、方向相反的信号。
如上图所示是共模和差模电感器电路，这也是开关电源交流市电输入回路中的EMI滤波器，电路中的L1、L2是差模电感器，L3和L4为共模电感器，C1为×电容，C2和C3为Y电容，该电路输入220V交流市电，输出加到整流电中。
1．共模电感器电路开关电源产生的共模噪声频率范围从10kHz~50MHz甚至更高，为了有效衰减这些噪声，要求在这个频率范围内共模电感器能够提供足够高的感抗(1)正常的交流电流流过共模电感器分析。
如上图所示，220V交流电是差模电流，它流过共模线圈L3和L4的方向如图中所示，两线圈中电流产生的磁场方向相反而抵消，这时正常信号电流主要受线圈电阻的影响（这一影响很小），以及少量因漏感造成的阻尼（电感），加上220V交流电的频率只有50Hz，共模电感器电感量不大，所以共模电感器对于正常的220交流电感抗很小，不影响220V 交流电对整机的供电。
(2)共模电流流过共模电感器分析。
当共模电流流过共模电感时，电流方向如上图所示，由于共模电流在共模电感器中的同方向，线圈L3和L4内产生同方向的磁场，这时增大了线圈L3、L4电感量，也就是增大了L3、L4对共模电流的感抗，使共模电流受到了更大的抑制，达到衰减共模电流的目的，起到了抑制共模干扰噪声的作用。
加上二只Y电容C2和C3对共模干扰噪声的滤波作用，使共模干扰得到了明显的抑制。
2．差模电感器电路如上图所示是差模电感器电路，差模电感器L1、L2与×电容串联构成回路，因为L1、L2对差模高频干扰的感抗大，而X电容C1对高频干扰的容抗小，这样将差模干扰噪声滤除，而不能加到后面的电路中，达到抑制差模高频干扰噪声的目的。
共模电感与差模电感的作用
共模电感与差模电感的作用共模电感和差模电感这俩家伙，听上去很高深，其实它们的作用就像咱们生活中的小帮手，默默地为我们工作。
想象一下，你在家里看电视，突然信号不稳定，画面卡顿，这时候就得靠它们了。
共模电感就像是个大管家，负责把那些不该进来的干扰信号给拦住。
它在电路里扮演着“保安”的角色，保护咱们的设备不被外界的噪声打扰。
它对电源的影响大，能让电路运行得更稳妥，想想，电压和电流能够顺畅流动，那种感觉就像在开车时，路上没有一个红灯，真爽！再说差模电感，它可是个小精灵，专门处理电路内部的事情。
比如说，假设你在厨房做饭，油烟机在轰鸣，差模电感就像个灵巧的厨师，巧妙地把厨房里的杂音隔离开来，让你能专心享受烹饪的乐趣。
它的工作原理简单粗暴，就是把两个信号进行对比，找出干扰部分，把它们减掉。
这样一来，电路内部的信号就能保持清晰，像一场美妙的音乐会，音符跳跃，和谐动听。
你可能会觉得它们的作用有点抽象，其实我们生活中随处可见这些电感的影子。
你用的手机、电视、电脑，哪一个没有它们的身影？想想看，如果没有共模电感和差模电感，我们的生活可能会变得多么糟糕。
信号差、图像模糊、甚至设备过热，这样的情况就像是夏天中午忘记开空调，简直受不了啊！它们还相互配合，构成了一个完美的组合。
就像一对搭档，互相依赖，又各自发挥着不同的作用。
共模电感负责外部的屏障，差模电感则是内部的调节器，两者一拍即合，合力保障电路的安全与稳定。
试想，如果只有共模电感，外面的干扰信号被挡住了，但内部的信号却无法保持稳定，那这电路还真是个笑话。
再来聊聊应用场景。
比如在汽车电子领域，随着汽车智能化的发展，电路的复杂程度也水涨船高。
共模电感和差模电感这两位“电路英雄”就成为了保障汽车安全、稳定的重要角色。
它们能有效地抵御来自路面的电磁干扰，确保导航系统的精准和娱乐系统的流畅。
要是没有它们，试想一下，开车时突然信号掉线，那真是心脏病发作的节奏啊！当然了，这俩电感的使用也要根据具体情况来选择。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
共模电流和差模电流
关于辐射的一个重要基本观念是“电流导致辐射，而非电压”。静态电荷产
生静电场，恒定电流产生磁场，时变电流即产生电场又产生磁场。
在任何电路中都存在共模电流和差模电流。
一般来说，差分模式信号携带数据或有用信号（信息）。共模模式是差分
模式的负面效果。
2. 差模电流
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。
3. 共模电流
大小不一定相等，方向（相位）相同。
设备对外的干扰多以共模为主，差模干扰也存在，但是共模干扰强度常常
比差模强度的大几个数量级。
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
模干扰。
4. 共模电流和差模电流的磁场分布
差模电流的磁场主要集中在差模电流构成的回路面积之内，而回路面积之
外的磁力线会相互抵消；而共模电流的磁场，在回路面积之外，共模电流
产生的磁场方向相同，磁场强度反而加强。
这个概念非常重要，PCB的很多EMC设计都遵循这个规则。
5. 差模辐射何共模辐射场强计算公式
共模辐射场强： E =1.26× I × L × f / r
其中： I为共模电流强度；L为共模电流路径长度；f为共模电流频率；
r为测试点距离共模路径的距离。
差模辐射场强： E = 6 .2 × I × A× f 2/ r
其中： I为差模电流强度；A为差模电流环路面积；f为差模电流频率；
r为测试点距离差模环路的距离。
7. 总结：
在线路板上抑制干扰的途径有：
1、 减小差模信号回路面积；
2、 减小高频噪声电流（滤波、隔离及匹配）；
3、 减小共模电压（接地设计）。