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共模扼流圈

共模扼流圈 (Common Mode Choke),也叫共模電感,是在一個閉合磁環上對稱繞制方向相反、匝數相同的線圈。常用於過濾共模的電磁干擾,抑制高速訊號線產生的電磁波向外輻射發射,提高系統的EMC,在實際應用中一般是在差分的訊號線上加共模電感。

共模干擾,差模干擾
要明白共模電感的應用就得先明白什麼是共模干擾,差模干擾。
共模和差模都是一個相對量,共模是指兩個訊號A,B相對於參考點(GND)的電勢,差模是指A,B之間的相對值。
共模干擾是指兩個訊號線對地的干擾,如果環境對兩個訊號線對地之間產生對地的同向等幅的干擾(疊加相同的電壓),那麼就叫共模干擾,之所以說差分訊號有很好的共模抑制,是因為差分放大器只對兩個訊號的差值放大,如果是大小相等的共模干擾完全可以消除掉,(Udiff=Ua-Ub)
差模干擾又指串模,是指兩個訊號線之間的差值,差模干擾相當於兩個訊號間加上了一個干擾電壓,Unoise=Ua-Ub。如下圖所示:


差分訊號

等幅相位相反的兩個訊號,以一個共模電壓為基準做擺動,就叫差分訊號。如果一端接地的話就變成單端訊號了。如果A,B兩個訊號的共模電壓是1.2V的話(LVDS),那麼A,B是在1.2V上做350mV的差模,高低電平是由他們的差值決定的,所以能很好的抑制共模干擾,只要控制兩個訊號的零點就可以控制訊號的邏輯狀態了,相比單端的相對於地的閥值電平,具有抗共模干擾能力強,適合電壓傳輸,EMI少的優點。對於差分訊號為什麼需要共模扼流圈,是因為差分放大器都有一個共模抑制比,超過這個CMRR,就會失真。下圖是差分的具體實現圖(LVDS):

從圖中也可以看到,由於差分訊號相互之間的耦合左右,所以對外的EMI也比較小。

共模電感抑制共模干擾:

根據右手螺旋定則,在同一磁環繞上方向相反的兩個線圈通過極性相同,幅值相等的兩個電壓時,產生的磁通相互疊加,感抗為:Xl=wL,感抗很大。差分訊號產生的磁通就相互抵消。

差分訊號的迴路
當地參考面不連續的時候,兩根訊號能提供迴路,但是還是和地的耦合強度大一般是以地為迴路。