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  • 共模信号和差模信号的区别和抑制

    千次阅读 2018-08-22 15:03:26
    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...

    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。流过每根导线的电流所产生的磁场受螺旋形的制约。流过对绞线中每一根导线的电流方向,决定每对导线发射噪音的程度。在每对导线上流过差模和共模电流所引起的发射程度是不同的,差模电流引起的噪音发射是较小的,所以噪音主要是由共模电流决定。

                                                  

    3.1 对绞线中的差模信号

        对纯差模信号而言,它在每一根导线上的电流是以相反方向在一对导线上传送。如果这一对导线是均匀的缠绕,这些相反的电流就会产生大小相等,反向极化的磁场,使它的输出互相抵消。在无屏蔽对绞线系统中的差模信号如图5所示。

        在无屏蔽对绞线中,不含噪音的差模信号不产生射频干扰。

                                               

    3.2 对绞线中的共模信号

        共模电流ICOM在两根导线上以相同方向流动,并经过寄生电容Cp到地返回。在这种情况下,电流产生大小相等极性相同的磁场,它们的输出不能相互抵消。如图6所示,共模电流在对绞线的表面产生一个电磁场,它的作用正如天线一样。

        在无屏蔽对绞线中,共模信号产生射频干扰。

                                   

    3.3 电缆线上产生的共模、差模噪音及其EMC

        电子设备中电缆线上的噪音有从电源电缆和信号电缆上产生的辐射噪音和传导噪音两大类。这两大类中又分为共模噪音和差模噪音两种[1]。

        差模传导噪音是电子设备内部噪音电压产生的与信号电流或电源电流相同路径的噪音电流,如图7所示。减小这种噪音的方法是在信号线和电源线上串联差模扼流圈、并联电容或用电容和电感组成低通滤波器,来减小高频的噪音,如图8所示。

        差模辐射噪音是图7电缆中的信号电流环路所产生的辐射。这种噪音产生的电场强度与电缆到观测点的距离成反比,与频率的平方成正比,与电流和电流环路的面积成正比。因此,减小这种辐射的方法是在信号输入端加LC低通滤波器阻止噪音电流流进电缆;使用屏蔽电缆或扁平电缆,在相邻的导线中传输回流电流和信号电流,使环路面积减小。

                                                           

        共模传导噪音是在设备内噪音电压的驱动下,经过大地与设备之间的寄生电容,在大地与电缆之间流动的噪音电流产生的,如图9所示。减小共模传导噪音的方法是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。其电路如图10所示。共模扼流圈是将电源线的零线和火线(或回流线和信号线)同方向绕在铁氧体磁芯上构成的,它对线间流动的差模信号电流和电源电流阻抗很小,而对两根导线与地之间流过的共模电流阻抗则很大。

        共模辐射噪音是由于电缆端口上有共模电压,在其驱动下,从大地到电缆之间有共模电流流动而产生的。辐射的电场强度与电缆到观测点的距离成反比,(当电缆长度比电流的波长短时)与频率和电缆的长度成正比。减小这种辐射的方法有:通过在线路板上使用地线面来降低地线阻抗,在电缆的端口处使用LC低通滤波器或共模扼流圈。另外,尽量缩短电缆的长度和使用屏蔽电缆也能减小辐射。

                                                             

        在有些电路中也可接入图11所示的抗干扰变压器来防止差模和共模噪音。

    4 变压器与噪音传导

        理想变压器理论上是完美的电路元件,它能用完美的磁耦合在初级和次级绕组之间传送电能。理想变压器只能传送交变的差模电流。它不能传送共模电流,因为共模电流在变压器绕组两端的电位差为零,不能在变压器绕组上产生磁场。

        实际变压器初级和次级绕组之间有一个很小但不等于零的耦合电容CWW,见图12。这个电容是绕组之间存在非电介质和物理间隙所产生的。增加绕组之间的空隙和用低介电常数的材料填满绕组之间的空间就能减小绕组之间电容的数值。

        电容Cww为共模电流提供一条穿过变压器的通道,其阻抗是由电容量的大小和信号频率来决定的。

                                                           

    5 共模扼流圈

        对于理想的单磁芯、双绕组的共模扼流圈,将不考虑在实际扼流圈中或多或少存在的杂散阻抗(Cww,DCR,Cp等)的影响。这样的假设是合理的,因为一个好的扼流圈设计,它的杂散阻抗和电路的源阻抗、负载阻抗相比是可以忽略的。

    5.1 理想共模扼流圈对差模信号的效应

        差模电流以相反的方向流过共模扼流圈的绕阻,建立大小相等,极性相反的磁场,它能使输出相互抵消,见图13。这就使共模扼流圈对差模信号的阻抗为零。差模信号能不受阻地通过共模扼流圈。

                                                                           

    5.2 理想共模扼流圈对共模信号的效应

        共模电流以相同的方向流过共模扼流圈绕组的每一边,见图14,它建立大小相等相位相同的相加磁场。这一结果就使共模扼流圈对共模信号呈现高阻抗,使通过共模扼流圈的共模电流大大地减弱。实际减弱量(或共模抑制量)取决于共模扼流圈阻抗和负载阻抗大小之比。

    6 有中心抽头的自耦变压器

        自耦变压器是以定向电流传递方式实现能量传输的。对于理想的自耦变压器[2],不考虑实际或多或少存在的杂散阻抗(Cww,DCR,Cp等)的影响。这样的假设是合理的,因为一个好的自耦变压器设计,它的杂散阻抗和电路的源阻抗、负载阻抗相比是可以忽略的。

                                                                         

    6.1 理想自耦变压器对差模信号的效应

        从差模信号看,有中心抽头的自耦变压器是两个在相位上相同的对分绕组,见图15。这就意味差模电流在其中所形成的磁场,会使其对差模电流呈现高阻抗。相当于对差模信号并联了一个高阻值的阻抗,它对差模信号的大小没有影响。

    6.2 理想自耦变压器对共模信号的效应

        从共模信号看,有中心抽头的自耦变压器是两个在相位上相反的对分绕组,见图16。这就意味共模电流在其中会形成大小相等相位相反的磁场,这一磁场会使共模电流的输出互相抵消。对共模信号呈现零阻抗效应,使共模信号直接短路到地。

                                                                     

    7 减小电磁干扰的一些常用方法

        通常都是在电路设计、印制板布线上想办法来减小电磁干扰或在机箱上增加屏蔽、采用有中心线的共模扼流圈等方法来减小电磁干扰。

    7.1 屏蔽

        用金属材料将机箱内部产生的噪音封闭起来的方法称为屏蔽。屏蔽对防止外部噪音进入机箱也是同样有效的。电场屏蔽和磁场屏蔽的方法是不同的。

        电场屏蔽是用导体将噪音源包围起来,然后接地,就能达到屏蔽的目的。由于导体表面的反射损耗很大,因此很薄的材料(铝箔、铜箔)也有很好的屏蔽效果。另外,机箱上即使有缝隙,也不会产生太大的影响。

                                                                    

        磁场屏蔽主要用来屏蔽低频磁场的干扰,这种干扰是由交流电流或直流电流产生的。例如,感应炼钢炉中有数万安培的电流通过,在炉周围产生很强的磁场,这个强磁场会使控制系统中的磁敏器件失灵。最常见的磁敏器件是彩色CRT显示器,在磁场的作用下,显示器屏幕上的图象颜色会失真,图象会产生抖动,导致显示质量严重降低,甚至无法使用。低频磁场往往随距离的增加而衰减很快,因此在很多场合,将磁敏器件远离磁场源是减小磁场干扰的十分有效的措施。但当空间的限制而无法采取这个方法时,屏蔽也是一个十分有效的措施。要注意的是,低频磁场屏蔽与射频磁场屏蔽是完全不同的,射频磁场的屏蔽使用导电率高的材料如铍铜复合材料、银、锡或铝等材料,把它完全封闭起来,就可以了。但这些材料对低频磁场没有任何屏蔽作用。只有高导磁率的铁磁合金才能屏蔽直流磁场或低频磁场。

                                                                         

        根据电磁屏蔽的基本原理,低频磁场由于其频率低,吸收损耗很小,趋肤效应很小,并且由于其波阻抗很低,反射损耗也很小,因此单纯靠反射和吸收很难获得需要的屏蔽效果。对这种低频磁场,要通过使用高导磁率材料为磁场提供一条磁阻很低的旁路来实现屏蔽,这样空间的磁场便会集中在屏蔽材料中,从而使磁敏器件免受磁场干扰。

        高导磁率材料在机械的冲击下会极大地损失磁性,导致屏蔽效能下降。因此,屏蔽体在经过机械加工(如折弯、焊接、敲击、钻孔等)后,必须经过热处理以恢复磁性。热处理要在特定条件下进行,一般要在干燥氢气炉中以一定的速率加热到1177℃,保持4个小时,然后以一定的速率降低到室温。

        在对拼连接处进行焊接时,要使用屏蔽材料母料做焊接填充料,这样可以保证焊缝处的高导磁。如果屏蔽效能要求较低,也可以采用铆接或点焊的方式固定,但要注意拼接处的屏蔽材料要有一定的重叠,以保证磁路上较小的磁阻。

                                                                

        当需要屏蔽的磁场很强时,仅用单层屏蔽材料,达不到屏蔽要求。这时,一种方法是增加材料的厚度。但更有效的方法是使用组合屏蔽,将一个屏蔽体放在另一个屏蔽体内,它们之间留有气隙。气隙内可以填充任何非导磁材料(如铝)做支撑。组合屏蔽的屏蔽效果比单个屏蔽体高得多,因此组合屏蔽能够将磁场衰减到很低的程度。

    7.2 电路设计

        由于时钟频率越高,高频能量的发射越强,因此在数字电路中不要使用过高的时钟频率。印制板上的总线、较大的环路面积和较长的导线都是强辐射源,因此,除非必要,要尽量避免这些情况的出现。使用大规模集成电路能够大幅度减少印制板上的走线,从而减小辐射。在选用集成电路时,也有些问题需要注意。例如,高速肖特基电路由于脉冲上升时间很短,因此会在很高的频率范围内产生发射。在功能允许的条件下,尽量使用标准型电路。电路设计时要最大限度地保持数字线和信号线分离。信号通道必须远离输入输出线以防止数字线上开关噪音辐射到信号线上。

                                                               

    7.3 印制板的设计

        在印制板上合适的放置元器件与合理的安排印制板走线是很关键的。有些元器件,特别是磁性元件(如滤波器)在一个方向比其它方向可能有更大的磁场。元器件相互之间成90°放置,磁场相互抵消并减小噪音辐射。开关器件远离磁性元件也能减小噪音辐射。印制板上的走线也是主要的辐射源。走线产生辐射主要是由于逻辑电路中电流的突变,在走线的电感上产生感应电压,这个电压会产生较强的噪音辐射。另外,由于走线起着发射天线的作用,因此走线的长度越长,辐射的噪音越多。短的走线比长的走线辐射少。粗的走线比细的走线噪音辐射少。所以使走线尽可能地短,从而把走线的自感减到最小是很必要的。

    7.4 采用有中心线的共模扼流圈

        减少和改善噪音的另一种方法,特别是对高频段,是在传输频道上用有中心线的共模扼流圈,如图17所示。

                                                         

        共模扼流圈的耦合电容对中心线的每一边是对称的。变压器的次级具有分路,这分路有助于变压器的次级绕组的分布电容更好地控制传输频道上的返回损耗。它还可以在高频段提供一阻尼的下凹,其频率范围出现在(700~900)MHz之间,这个范围也可以进行控制,典型的响应曲线见图18。

     

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  • 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。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。
  • 共模信号和差模信号这两个概念多用于差分电路如(差分放大电路)。 若1的电压为V1,2的电压为V2,则1和2的共模信号都为V1+V22\frac {V1+V2} {2}2V1+V2​,1的差模信号为V1−V22\frac{V1 - V2}{2}2V1−V2​ ,2的差模...

    共模信号与差模信号(差分信号)

    共模、差模、共模信号、差模信号(即差分信号)、共模干扰、差模干扰,一直分不清,百度了解一番。

    在这里插入图片描述
    共模和差模这两个词可以认为是一种位置概念理解。共模是指1、2与GND的关系,而差模指的是1和2之间的关系。
    形象的说:共模干扰就是两个人同时向前或者同时向后在推你,而差模干扰则是两个人一前一后在拉你。

    在这里插入图片描述

    signal1和signal2对Gnd而言是共模信号

    共模信号和差模信号这两个概念多用于差分电路如(差分放大电路)。

    若1的电压为V1,2的电压为V2,则1和2的共模信号都为V1+V22\frac {V1+V2} {2},1的差模信号为V1V22\frac{V1 - V2}{2} ,2的差模信号为 V2V12\frac{V2-V1}{2}

    每根信号线兼具共模信号和差模信号两个参数,每个信号的共模信号与差模信号之和为自己,如(V1=1的共模+1的差模)=(V1+V22\frac{V1+V2}{2}+V1V22\frac{V1-V2}{2} )。

    单独一根信号线没法谈共模差模,两根信号线才会有差模信号共模信号的说法,分别描述了这两根信号线电位与地线电位之差和这两根信号线电位之差。

    共模干扰就是指两条信号线与地之间的干扰信号,差模干扰就是两条信号线间的干扰信号。

    来源一般有两种:
    1、传导干扰主要就是地线电位不稳定带来干扰,地线电位如果发生浮动,那地线与信号线间的电压就会不稳定也就是共模电压不稳定,即产生了共模干扰。若两根线上的共模干扰电压不一致则还会使这两根信号线的差值发生浮动,引起差模干扰。我们常将信号线做成双绞线的原因就是让两根信号线的空间位置相对接近使它俩的共模干扰电压一致从而尽可能的消除了差模干扰,如果我们想得到的是信号线的差值,这样做就会大大减小误差。
    2、空间耦合干扰空间中变化的电磁场在信号线上产生压降带来共模和差模干扰。

    电平信号(亦叫单端信号,TTL电平信号)与差分信号的区别:
    电平信号:只要一根线就可以信号,这种信号容易受干扰,信号只参考GND,1为高电平。
    在这里插入图片描述
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    电平信号与差分信号都是可以传输1和0,但差分会更稳定,更常用。

    平衡信号与非平衡信号的定义

    在音频设备间传输的音频信号,可大致分成两类,平衡信号和非平衡信号。声波转变成电信号后,如果直接传送就是非平衡信号,如果把原始信号反相(相位差为180 度),然后同时传送反相的信号和原始信号,就叫做平衡信号(从单端变成了差分)。

    对于专业音频设备,平衡接口的统一信号电压是,当接口(无论输入还是输出)电平是机器的0VU的时候,端子的电平必须是+4dBu(相当于1.228V)
    0VU是个参考点,电平表一般就分为VU表和ppm表,vu显示信号有效值,体现信号整体响度。ppm显示峰值,体现信号的最大电平。卡座数字电平表应该是混合表。ppm:parts per million,百万分之多少

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  • 共模信号 差模信号 差动放大器

    千次阅读 2012-08-14 22:17:59
    共模信号和差模信号是指差动放大器双端输入时的输入信号。 共模信号:双端输入时,两个信号相同。 差模信号:双端输入时,两个信号的相位相差180度。 任何两个信号都可以分解为共模信号和差模信号。设两路的输入信号...

       共模信号和差模信号是指差动放大器双端输入时的输入信号。 共模信号:双端输入时,两个信号相同。 差模信号:双端输入时,两个信号的相位相差180度。 任何两个信号都可以分解为共模信号和差模信号。设两路的输入信号分别为: A,B.m,n分别为输入信号A,B的共模信号成分和差模信号成分。输入信号A,B可分别表示为:A=m+n;B=m-n则输入信号A,B可以看成一个共模信号 m 和差模信号 n 的合成。其中m=(A+B)/2;n=(A-B)/2。差动放大器将两个信号作差,作为输出信号。则输出的信号为A-B,与原先两个信号中的共模信号和差模信号比较,可以发现:共模信号m=(A+B)/2不见了,而差模信号n=(A-B)/2得到两倍的放大。这就是差模放大器的工作原理。

     
    简化的双端输入运算放大器模型。运算放大器将V_+V_-之间的差模信号进行运算处理,而对共模信号进行抑制衰减。图中V_{S+}V_{S-}分别提供正负直流电压保证运算放大器的静态工作点。

    共模抑制比英语common-moderejection ratio, CMRR)是差分放大器(或者其他电子器件)的一个用于衡量其抑制两端输入信号共模部分的一个参数。在实际应用中,例如,当有用信号为低电压信号且叠加在一个可能较高的电压补偿,或者是相关信息表示为在两个信号的差值时,较高的共模抑制比就十分重要。

    理想状态下,一个差分放大器两个输入端分别输入V_+V_-,输出V_\mathrm{o}=A_\mathrm{d}(V_+ - V_-),这里dA_\mathrm{d}为差模增益。然而,现实中的差分放大器用下式表示更佳:

    V_{\mathrm{o}} = A_\mathrm{d} (V_+ - V_-) + \frac{1}{2} A_\mathrm{cm} (V_+ + V_-)

    这里A_\mathrm{cm}是共模增益,通常情况远小于差模增益。

    共模抑制比定义为差模增益与共模增益的比值:

    K = \frac {A_d}{A_c}

    其中,A_d为差分放大器的差模增益,A_c为共模增益。

    如果使用对数,则共模抑制比可以用分贝值来表示[1]

    \mathrm{CMRR} = 10\log_{10} \left (\frac{A_\mathrm{d}}{A_\mathrm{cm}} \right)^2 = 20\log_{10} \left (\frac{A_\mathrm{d}}{|A_\mathrm{cm}|} \right)

    由于差模增益一般远大于共模增益,共模抑制比是一个正数。

    共模抑制比是一个很重要的产品参数,它表示了通过放大器的共模信号的抑制与衰减的情况。其值通常也取决于信号本身的频率,因此严格来说必须表示为一个函数[2]

    抑制共模信号在信号传输中降低噪声信号十分重要。例如,在噪声环境中测量热电偶的阻抗时,环境中的噪声同时输入两个端口,造成一个共模的噪声信号。测量仪器的共模抑制比决定了其对噪声或者补偿的衰减。

    差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用,有效地稳定静态工作点,以放大差模信号抑制共模信号为显著特征,广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级。但是差分放大电路结构复杂、分析繁琐,特别是其对差模输入和共模输入信号有不同的分析方法,难以理解,因而一直是模拟电子技术中的难点。差分放大电路:按输入输出方式分:有双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出和单端输入单端输出四种类型。按共模负反馈的形式分:有典型电路和射极带恒流源的电路两种。

    差分放大电路

      
      

    [1]
    (a)射极偏置差放 (b)电流源偏置差放
      差放有两个输入端子和两个输出端子,因此信号的输入和输出均有双端和单端两种方式。双端输入时,信号同时加到两输入端;单端输入时,信号加到一个输入端与地之间,另一个输入端接地。双端输出时,信号取于两输出端之间;单端输出时,信号取于一个输出端到地之间。因此,差动放大电路有双端输入双端输出、单端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入单端输出四种应用方式。上面两个电路均为双端输入双端输出方式。
      (a) 电阻Re是T1和T2两管的公共射极电阻,或称射极耦合电阻,它实际上就是在工作点稳定电路中旨入的射极电阻,只是此处将两个电阻的射极电阻合并成一个Re,所以经它的作用是稳定静态工作点,对零漂做进一步的仰制。电阻Re常用等效内阻极大的恒流源I0来代替,以便更有效地提高抑制零漂的作用。负电源-VEE用来补偿射极电阻Re两端的直流压降,以避免采用电压过高的单一正电源+VCC,并可扩大输出电压范围,使两基极的静态电位为零,基极电阻Rb通常为外接元件,也可不用,其作用是限制基极静态电流并提高输入电阻,RL为外接负载电阻。

    基本状态

      差放的外信号输入分差模和共模两种基本输入状态。当外信号加到两输入端子之间,使两个输入信号vI1、vI2的大小相等、极性相反时,称为差模输入状态。此时,外输入信号称为差模输入信号,以vId表示,且有:
      当外信号加到两输入端子与地之间,使vI1、vI2大小相等、极性相同时,称为共模输入状态,此时的外输入信号称为共模输入信号,以vIC表示,且 :
      当输入信号使vI1、vI2的大小不对称时,输入信号可以看成是由差模信号vId和共模信号vIc两部分组成,其中动态时分差模输入和共模输入两种状态。
      (1)对差模输入信号的放大作用
      当差模信号vId输入(共模信号vIc=0)时,差放两输入端信号大小相等、极性相反,即vI1=-vI2=vId/2,因此差动对管电流增量的大小相等、极性相反,导致两输出端对地的电压增量, 即差模输出电压vod1、vod2大小相等、极性相反,此时双端输出电压vo=vod1-vod2=2vod1=vod,可见,差放能有效地放大差模输入信号。
      要注意的是:差放公共射极的动态电阻Rem对差模信号不起(负反馈)作用。
      (2)对共模输入信号的抑制作用
      当共模信号vIc输入(差模信号vId=0)时,差放两输入端信号大小相等、极性相同,即vI1=vI2=vIc,因此差动对管电流增量的大小相等、极性相同,导致两输出端对地的电压增量, 即差模输出电压voc1、voc2大小相等、极性相同,此时双端输出电压vo=voc1-voc2=0,可见,差放对共模输入信号具有很强的抑制能力。
      此外,在电路对称的条件下,差放具有很强的抑制零点漂移及抑制噪声与干扰的能力。

     

     

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  • 共模信号_共模和差模的区别

    千次阅读 2019-11-13 13:40:35
    什么叫共模信号 ...对于理想的分放大器,可以完全消除共模信号输出,这是由于分输入(同相反相)抵消掉了相同的输入成分。衡量这一特性的参数称为共模抑制比或CMRR。  共模信号产生的原因...

    什么叫共模信号

      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)。对于理想的差分放大器,可以完全消除共模信号输出,这是由于差分输入(同相和反相)抵消掉了相同的输入成分。衡量这一特性的参数称为共模抑制比或CMRR。

      共模信号产生的原因

      共模干扰是信号对地的电位差,主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向)电压迭加所形成。共模电压有时较大,特别是采用隔离性能差的配电器供电室,变送器输出信号的共模电压音遍较高,有的可高达130V以上。通过不对称电路可转换成差模电压,直接影响测控信号,造成元器件损坏(这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因)。这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压,主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压,这种让直接叠加在信号上,直接影响测量与控制精度。

    什么叫共模信号_共模和差模的区别

      共模信号主权

      一种共模信号抑制电路,用来抑制在2根导线中以相同相位传输的共模信号。其特征在于:第1绕组,在规定的第1位置处插入在一根导线上;第2绕组,在与上述第1位置相对应的第2位置处插入在另一根导线上并耦合到上述第1绕组上,与上述第1绕组协同来抑制上述共模信号;第3绕组,耦合到上述第1绕组和第2绕组上,用来使上述第1绕组和第2绕组之间产生互感;以及反相信号传送装置,连接在[上述第3绕组上并在与上述第1位置不同的第3位置处连接在上述一根导线上,进而在与上述第3位置对应、与上]述第2位置不同的第4位置处连接在上述另一根导线上,传送用以抑制上述共模信号的反相信号,上述共模信号的产生源,除了第1位置和第3位置之间的位置及第2位置和第4位置之间的位置之外,当位于比接近第1和第2位置更接近第3和第4位置的位置时。

      上述反相信号传送装置检测共模信号,并将与检测到的共模信号反相的上述反相信号供给到上述第3绕组,上述第3绕组经由上述第1绕组和第2绕组,将上述[反相信号注入到上述2根导线,上述共模信号的产生源,除了第1位置和第3位置之间的位置及第2位置和第4位置]之间的位置之外,当位于比接近第3和第4位置更接近第1和第2位置的位置时,上述第3绕组检测共模信号,上述反相信号传送装置将与由上述第3绕组检测到的共模信号反相的上述反相信号注入到上述2根导线。

    什么叫共模信号_共模和差模的区别

      共模和差模的区别

      1、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。

      2、共模残压和共模残压

      共模电压(commonmodevoltage):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(symmetricalvoltage):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。

      3、共模信号和差模信号

      共模信号是差分放大器的名词,“放大电路中只有一个输入端”就没有共模信号这个概念。

      差分放大器有两个性能趋于一致、相位相反的信号通道,如传感器信号从远方传回差分放大器,两根信号线是一起经历相同的干扰环境,那么,干扰信号会同时进入两个通道,这个同时加载在正、负两个输入端的信号就是共模信号,而差分放大器最重要的性质就是不会对共模信号进行放大,即:ui=(ui+)-(ui-),可见共模信号不会输入放大器的。而传感器输出的有效信号本身是反相的,差分放大器就可以有效地进行放大,即:ui=(ui+)-(ui-),(ui-)的信号本身就是负的,负负得正,ui=2*(ui+)=2*(ui-)。

    什么叫共模信号_共模和差模的区别

      4、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”。

      共模干扰是在信号线与地之间传输,属于非对称性干扰。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)

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  • 什么是共模干扰差模干扰共模信号差模信号差模干扰在两根信号线之间传输,属于对称性干扰。消除差模干扰的方法是在电路中增加一个偏值电阻,并采用双绞线; 共模干扰是在信号线与地之间传输,属于非对称性干扰。消除...
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空空如也

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共模信号和差模信号