高速設計基本概念答疑

電壓電流的變化通過導線傳輸時有二種形態，我們將此稱做“共模”和“差模”。設備的電源線、電話等的通信線、與其它設備或外圍設備相互交換的通訊線路，至少有兩根導線，這兩根導線作為往返線路輸送電力或信號。但在這兩根導線之外通常還有第三導體，這就是“地線”。干擾電壓和電流分為兩種：一種是兩根導線分別做為往返線路傳輸;另一種是兩根導線做去路，地線做返回路傳輸。前者叫“差模”，后者叫“共模”。

如圖1所示，電源、信號源及其負載通過兩根導線連接。流過一邊導線的電流與另一邊導線的電流幅度相同，方向相反。但是干擾源并不一定連接在兩根導線之間。由于噪聲源有各種形態，所以也有在兩根導線與地線之間的電壓。其結果是流過兩根導線的干擾電流幅度不同。

圖1 差模干擾

請看圖2，在加在兩線之間的干擾電壓的驅動下，兩根導線上有幅度相同但方向相反的電流(差模電流)。但如果同時在兩根導線與地線之間加上干擾電壓，兩根線就會流過幅度和方向都相同的電流，這些電流(共模)合在一起經地線流向相反方向。我們來考察流過兩根導線的電流。一根導線上的差模干擾電流與共模干擾同向，因此相加;另一根導線上的差模噪聲與共模噪聲反向，因此相減。因此，流經兩根導線的電流具有不同的幅度。

我們再來考慮一下對地線的電壓。如圖2，對于差模電壓，一根導線上是(線間電壓)/2，而另一根導線上是 -(線間電壓)/2，因而是平衡的。但共模電壓兩根導線上相同。所以當兩種模式同時存在時，兩根導線對地線的電壓也不同。

圖2 對地電壓/電流與差模、共模電壓/電流之間的關系

因此，當兩根導線對地線電壓或電流不同時，可通過下列方法求出兩種模式的成分：

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

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

通過被連接的電路，兩根導線終端與地線之間存在著阻抗。這兩條線的阻抗一旦不平衡，在終端就會出現模式的相互轉換。即通過導線傳遞的一種模式在終端反射時，其中一部分會變換成另一種模式。

另外，通常兩根導線之間的間隔較小，導線與地線導體之間距離較大。所以若考慮從導線輻射的干擾，與差模電流產生的輻射相比，共模電流輻射的強度更大。

與此相反，可以說因外部電磁場干擾在導線上產生的干擾電壓/電流，或附近的導線等產生的靜電感應、電磁感應等的耦合是一樣的。