共模、差模信号详解
传导式 EMI技术(一)差模和共模
传导式(conducted)EMI是指部分的电磁(射频)能量透过外部缆线(cable)、
电源线、I/O互连介面,形成「传导波(propagation wave)」被传送出去。本文
将说明射频能量经由电源线传送时,所产生的「传导式杂讯」对 PCB 的影响,
以及如何测量「传导式 EMI」和 FCC、CISPR的 EMI限制规定。
差模和共模杂讯
「传导式 EMI」可以分成两类:差模(Differential mode;DM)和共模(Common
mode;CM)。差模也称作「对称模式...
传导式 EMI技术(一)差模和共模
传导式(conducted)EMI是指部分的电磁(射频)能量透过外部缆线(cable)、
电源线、I/O互连介面,形成「传导波(propagation wave)」被传送出去。本文
将说明射频能量经由电源线传送时,所产生的「传导式杂讯」对 PCB 的影响,
以及如何测量「传导式 EMI」和 FCC、CISPR的 EMI限制规定。
差模和共模杂讯
「传导式 EMI」可以分成两类:差模(Differential mode;DM)和共模(Common
mode;CM)。差模也称作「对称模式(symmetric mode)」或「正常模式(normal
mode)」;而共模也称作「不对称模式(asymmetric mode)」或「接地泄漏模式
(ground leakage mode)」。
图一:差模和共模杂讯
由 EMI 产生的杂讯也分成两类:差模杂讯和共模杂讯。简言之,差模杂讯是当
两条电源供应线路的电流方向互为相反时发生的,如图 1(a)所示。而共模杂讯是
当所有的电源供应线路的电流方向相同时发生的,如图 1(b)所示。一般而言,
差模讯号通常是我们所要的,因为它能承载有用的资料或讯号;而共模讯号(杂
讯)是我们不要的副作用或是差模电路的「副产品」,它正是 EMC的最大难
。
从图一中,可以清楚发现,共模杂讯的发生大多数是因为「杂散电容(stray
capacitor)」的不当接地所造成的。这也是为何共模也称作「接地泄漏模式」的
原因。
图二:差模和共模杂讯电路
在图二中,L是「有作用(Live)」或「相位(Phase)」的意思,N是「中性(Neutral)」
的意思,E是「安全接地或接地线(Earth wire)」的意思;EUT是「测试中的设
备(Equipment Under Test)」之意思。在 E下方,有一个接地符号,它是采用
「国际电工委员会(International Electrotechnical Commission;IEC)」所定义
的「有保护的接地(Protective Earth)」之符号(在接地线的四周有一个圆形),
而且有时会以「PE」来注明。DM杂讯源是透过 L和 N对偶线,来推挽(push and
pull)电流 Idm。因为有 DM杂讯源的存在,所以没有电流通过接地线路。杂讯
的电流方向是根据交流电的周期而变化的。
电源供应电路所提供的基本的交流工作电流,在本质上也是差模的。因为它流进
L或 N线路,并透过 L或 N线路离开。不过,在图二中的差模电流并没有包含这
个电流。这是因为工作电流虽然是差模的,但它不是杂讯。另一方面,对一个电
流源(讯号源)而言,若它的基本频率是电源频率(line frequency)的两倍----100
或 120Hz,它实质上仍是属于「直流的」,而且不是杂讯;即使它的谐波频率,
超过了
的传导式 EMI之限制范围(150 kHz to 30 MHz)。然而,必须注意的
是,工作电流仍然保留有直流偏压的能量,此偏压是提供给滤波抗流线圈(filter
choke)使用,因此这会严重影响 EMI滤波器的效能。这时,当使用外部的电流
探针来量测数据时,很可能因此造成测量误差。
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