电子技术（二）——共模干扰与差模干扰
一、共模与差模简介电器设备的电源线，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，在这两根导线之外通常还有第三导体,这就是"地线"。电压和电流的变化通过导线传输时有两种形态，一种是两根导线分别做为往返线路传输，我们称之为"差模"；另一种是两根导线做去路，地线做返回传输，我们称之为"共模"。
图1.共模与差模信号图【来源：姚明】
二、共模干扰
共模干扰指的是干扰电压在信号线及其回线(一般称为信号地线)上的幅度相同，这里的电压以附近任何一个物体(大地、金属机箱、参考地线板等)为参考电位，干扰电流回路则是在导线与参考物体构成的回路中流动。【两导线上干扰电流振幅相等，方向相同】
图2.共模干扰
共模干扰不直接影响设备，而是通过转化为差模电压来影响设备。对于设备接大地，应尽量保证两根线的平衡，避免共模电压转化为差模电压。
抑制共模干扰：
[*]共模电感【来源：恋风恋歌123】
目前已经知道共模信号是两个幅度相等、相位相同的信号，共模信号会影响电路板的正常工作，也会以电磁波的形式干扰周围环境。用电感来抑制共模信号，和磁场相关。电感产生的磁场以及磁通量的大小，对于通电螺线管的磁场方向判断方法为，右手握住螺管，四指指向电流方向，则拇指指向就是磁场方向。接下来介绍一个重要的名词，即磁通。垂直通过一个截面的磁力线总量称为该截面的磁通量，简称磁通。磁力线是通电螺线管产生的，是实际存在的，只是看不见也摸不着，磁力线是一个闭和的回路，对于通电螺线管，磁力线都要经过螺线管内部，磁力线是与磁感应强度B成正比的。
磁通量用F表示，是一个标量，单位为韦伯，代号Wb。磁通量和磁感应强度B以及截面积A的关系为：F=BA从关系式可以看出，穿过横截面的磁力线越多，磁通量就越大。对于绕在磁芯上的线圈，在其上通电流i，则线圈的电感L可以表示为：L=NF/i。N为线圈匝数。到此为止，通过上述的简要概述，可以知道，绕在磁芯上的线圈在匝数和电流不变时，磁芯中穿过的磁力线越多，那么磁通量就越大，则相对应的电感量也越大。电感天生的作用就是阻止流过其上电流的变化，其实质是阻止其磁通量的变化。这就是利用共模电感来抑制共模电流的基本原理。
如下图所示，共模电流在共模电感上产生的磁感应强度，电流I1产生的磁感应强度为B1，电流I2产生的磁感应强度为B2，两条黄色箭头分别表示电流I1和I2在铁氧体中产生的磁力线，可以看出电流I1和I2产生的磁力线是相加的，故磁通也是相加的，那么电感量就是相加的，电感量越大，对电流的抑制能力就越强。对于共模电感如何抑制共模电流用一句话可以解释，即共模电感上流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加，从而具有相当大的电感量，对共模电流起到抑制作用。当两个线圈流过差模电流时，铁氧体磁环中的磁力线相反，导致磁通相互抵消，几乎没有电感量，所以差模信号可以基本无衰减的通过（考虑到电感本身具有一定的电阻）。所以不仅对于开关电源的输入滤波器加共模电感，在走差分信号线时也可以加上共模电感来抑制共模电流，以防止电路误触发等现象。
图3.共模电流在共模电感上的磁通分布
对于共模电感如何抑制共模电流：共模电感上流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加，从而具有相当大的电感量，对共模电流起到抑制作用。
当两个线圈流过差模电流时，铁氧体磁环中的磁力线相反，导致磁通相互抵消，几乎没有电感量，所以差模信号可以基本无衰减的通过（考虑到电感本身具有一定的电阻）。所以不仅对于开关电源的输入滤波器加共模电感，在走差分信号线时也可以加上共模电感来抑制共模电流，以防止电路误触发等现象。
共模电感选取：L=X1/ 2*pi *f
X1：频率为f时的阻抗值
[*]共模电容
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[*]屏蔽双绞线
三、差模干扰【来源：qlexcel】
差模干扰指的是干扰电压存在于信号线及其回线(一般称为信号地线)之间，干扰电流回路则是在导线与参考物体构成的回路中流动。
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如上图所示，电源给设备供电，电源线和地线上面的电流叫差模电流，IDM，它在两根线上大小相同，方向相反。在供电电源端，两根线上的压差UDM叫差模电压。UDM一般都是定值，在上面产生的尖峰、跌落、中断等就叫差模干扰。
抑制差模干扰：
[*]差模电感
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可以看到，当电流流过差模线圈之后，线圈里面的磁通是增强的，相当于两个磁通之和。线圈特性是频率越高，阻抗越大，因此利用线圈在高频率时阻抗大的特性来衰减差模信号。当频率为50Hz，线圈阻抗接近于0，不起衰减作用，相当于导线。当频率为500K，线圈阻抗达到5K欧姆，假定负载阻抗为50欧，则差模线圈分得了99%的差模干扰电压，负载上的干扰电压只有1%，但同时电流也有衰减。
[*]差模电容
添加图片注释，不超过 140 字（可选）
可以看到，电容特性为频率越高，阻抗越小。滤波器正好利用其在高频时低阻抗的特性，短路掉差模干扰。当频率为50Hz，电容阻抗大，相当于短路，不起作用。当频率为500K，电容阻抗很小，容抗为0.05欧，假定负载50欧，则电容分得了99.9%的差模干扰电流。
[*]屏蔽双绞线并有效接地
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