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电压、电流的变化通过导线传输时有两种形态,即“共模”和“差模”。设备的电源线、信号线等的通信线、与其他设备或外围设备相互交换的通信线路,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作为往返线路传输;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”。“差模”如图1.25所示,电源、信号源及其负载通过两根导线连接。流过一边导线的电流与另一边导线的电流幅度相同,方向相反。
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图1.25差模干扰
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实际上,干扰源并不一定连接在两根导线之间。由于噪声源有各种形态,因此在两根导线与地线之间也有电压。其结果是流过两根导线的干扰电流幅度不同。请看图1.26,在加在两线之间的干扰电压的驱动下,两根导线上有幅度相同但方向相反的电流(差模电流)。但如果同时在两根导线与地线之间加上干扰电压,两根线就会流过幅度和方向都相同的电流,这些电流(共模)合在一起经地线流向相反方向。一根导线_L的差模干扰电流与共模干扰同向,因此相加;另一根导线上的差模噪声与共模噪声反向,因此相减。因 此,流经两根导线的电流具有不同的幅度。 & P' Q5 x' w! J# u
再来考虑一下对地线的电压。如图1.26所示,对于差模电压,一根导线上是(线间电压)/2,而另一根导线上是(线间电压)/2,因而是平衡的。但共模电压,两根导线上相同。当两种模式同时存在时,两根导线对地的电压不同。
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图1.26对地电压/电流与差模、共模电压/电流之间的关系
, U* B% h! f; V2 q: F% |- r 因此,当两根导线对地线电压或电流不同时,可通过下列方法求出两种模式的成分: ' N1 N1 ~/ ?- t/ n3 n! _) N5 ]
UN=(U1-U1)/ 2UC=(U1+U2)/ 2 IN=(I1-I2)/ 2IC=(I1+I2)/ 2
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在实际的电路中,共模干扰与差模干扰是不断相互转换的,两根导线终端与地线之间存在着阻抗(这个阻抗应该考虑分布参数的影响)。这两根导线的阻抗一旦不平衡,在终端就会出现模式的互相转换,即通过导线传递的一种模式在终端反射时,其中一部分变换成另一种模式。另外,通常两根导线之间的间隔较小,导线与地线导体之间距离较大。若考虑由导线产生辐射的强度,与差模电流产生的辐射相比,共模电流辐射的强度更大。 . R Q- N v0 d$ r7 y8 i
郑军奇 编著
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