【电子技术】如何抑制共模、差模噪声?
共模信号,差模信号,你是否一直在模电中一直听到,又或者在emc中听到呢?
首先,我们先来说下怎样定义的共模信号,差模信号:
共模信号:幅度相等,相位相同的信号
差模信号:幅度相等,相位相反的信号
我记得刚开始接触的是在模电中的差分放大器中:
设差分信号有两个,v1、v2,共模信号为Vcom,差模信号为VDiff。
共模信号:就是这两个信号共同拥有的那部分:Vcom=(v1+v2)/2;
差模信号:就是这两个信号各自拥有的那部分:对于v1,VDiff=(v1-v2)/2;
所以在差分放大电路中,为什么叫差分放大,就是有效的放大了差模输入信号,而强烈的抑制了共模输入信号。
这就有个一个衡量性能的指标:
共模抑制比:
Ad是差模信号放大倍数、Ac共模信号放大倍数。
共模抑制比越大电路的性能也就愈好。
当然差分放大电路有很多形态,此处省略先。。。
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双绞线是由一对相互绝缘的金属导线绞合而成。采用这种方式,不仅可以抵御一部分来自外界的电磁波干扰,也可以降低多对绞线之间的相互干扰。把两根绝缘的导线互相绞在一起,干扰信号作用在这两根相互绞缠在一起的导线上是一致的(这个干扰信号叫做共模信号),在接收信号的差分电路中可以将共模信号消除,从而提取出有用信号(差模信号)。
双绞线也分有屏蔽跟无屏蔽的。
无屏蔽的,共模信号将产生射频干扰。
差模又称串模,指的是两根线之间的信号差值;而共模噪声又称对地噪声,指的是两根线分别对地的噪声
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实际应用中,温度的变化各种环境噪声的影响都可以视作为共模干扰,但如果在传输过程中,两根线的对地噪声哀减的不一样大,使得两根线之间存在了电压差,这时共模噪声就转变成了差模噪声。差分信号不是一定要相对地来说的,如果一根线是接地的,那他们的差值就是相对地的值了,这就是模拟电路中讲过的差分电路的单端输入情况。
总之,产生干扰的方式千奇百怪,下面介绍下消除的方法。
消除共模干扰:
(1)采用屏蔽双绞线并有效接地
(2)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
(3)采用 线性稳压电源或高品质的 开关电源(纹波干扰小于50mV)
(4)使用差分式电路
(5)在信号线或电源线中串联共模扼流圈、在地与导线之间并联电容器、组成LC滤波器进行滤波,滤去共模传导噪声。
消除差模干扰:
前提是减小共模干扰,不然共模干扰可能转化为差模干扰
采用差模扼流圈。
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