一.什么是差模信號(hào)和共模信號(hào)

差模信號(hào)：大小相等，方向相反的交流信號(hào);雙端輸入時(shí)，兩個(gè)信號(hào)的相位相差180度。

共模信號(hào)：大小相等。方向相同。雙端輸入時(shí)，兩個(gè)信號(hào)相同。

在差分放大電路中，有兩個(gè)輸入端，當(dāng)在這兩個(gè)端子上分別輸入大小相等、相位相反的信號(hào)，(這指有效信號(hào))放大器能產(chǎn)生很大的放大倍數(shù)，我們把這種信號(hào)叫做差模信號(hào)，這時(shí)的放大倍數(shù)叫做差模放大倍數(shù)。

如果在兩個(gè)輸入端分別輸入大小相等，相位相同的信號(hào)，(這實(shí)際是上一級(jí)由于溫度變化(溫漂)而產(chǎn)生的信號(hào)，是一種有害的東西)，為了形象化溫漂而提出了共模信號(hào)，這時(shí)的放大倍數(shù)叫做共模放大倍數(shù)。

由于差分放大電路的構(gòu)成特點(diǎn)，在差分放大電路中共模信號(hào)是不會(huì)被放大的，所以共模放大倍數(shù)很小(一般都小于1)。計(jì)算公式又分為單端輸出和雙端輸出，所以有四個(gè)共模信號(hào)和差模信號(hào)是指差動(dòng)放大器雙端輸入時(shí)的輸入信號(hào)。

二.什么是差模干擾和共模干擾

任何兩根電源線或通信線上所存在的干擾，均可用共模干擾和差模干擾來表示。

1.差模干擾

差模干擾：差模干擾在兩導(dǎo)線之間傳輸，屬于對(duì)稱性干擾，它定義為任何兩個(gè)載流導(dǎo)體之間的不希望有的電位差。各個(gè)信號(hào)間產(chǎn)生的相互干擾，一般使用電感電容就能過濾掉，就是我們經(jīng)常使用的104,或者磁珠。

差模干擾幅度小、頻率低、所造成的干擾較小。

差模干擾的電流大小相等，方向(相位)相反。由于走線的分布電容、電感、信號(hào)走線阻抗不連續(xù)，以及信號(hào)回流路徑流過了意料之外的通路等，差模電流會(huì)轉(zhuǎn)換成共模電流。

2.共模干擾

共模干擾：共模干擾在導(dǎo)線與地(機(jī)殼)之間傳輸，屬于非對(duì)稱性干擾，它定義為任何載流導(dǎo)體與參考地之間的不希望有的電位差;所有輸出的波形都具有此屬性，這個(gè)需要使用共模電感過濾。

在一般情況下，共模干擾幅度大、頻率高，還可以通過導(dǎo)線產(chǎn)生輻射，所造成的干擾較大。

共模干擾一般來自電源。

共模干擾產(chǎn)生原因

1. 電網(wǎng)串入共模干擾電壓。

2. 輻射干擾(如雷電，設(shè)備電弧，附近電臺(tái)，大功率輻射源)在信號(hào)線上感應(yīng)出共模干擾，原因是交變的磁場(chǎng)產(chǎn)生交變的電流，地線-零線回路面積與地線-火線回路面積不相同，兩個(gè)回路阻抗不同等原因造成電流大小不同。

3.接地電壓不相同。

4.設(shè)備內(nèi)部的線路對(duì)電源線造成的共模干擾。

共模干擾電流

共模干擾一般是以共模干擾電流存在的形式出現(xiàn)的，一般情況下共模干擾電流產(chǎn)生的原因有三個(gè)方面:

1. 外界電磁場(chǎng)在電路走線中的所有導(dǎo)線上感應(yīng)出來電壓(這個(gè)電壓相對(duì)于大地是等幅和同相的)，由這個(gè)電壓產(chǎn)生的電流。

2. 由于電路走線兩端的器件所接的地電位不同，在這個(gè)地電位差的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生的電流。

3. 器件上的電路走線與大地之間有電位差，這樣電路走線上會(huì)產(chǎn)生共模干擾電流。

器件如果在其電路走線上產(chǎn)生共模干擾電流，則電路走線會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射，對(duì)電子、電氣產(chǎn)品元器件產(chǎn)生電磁干擾，影響產(chǎn)品的性能指標(biāo);另外，當(dāng)電路不平衡時(shí)，共模干擾電流會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)椴钅８蓴_電流，差模干擾電流對(duì)電路直接產(chǎn)生干擾影響。對(duì)于電子、電氣產(chǎn)品電路中的信號(hào)線及其回路而言:差模干擾電流流過電路中的導(dǎo)線環(huán)路時(shí)，將引起差模干擾輻射，這種環(huán)路相當(dāng)于小環(huán)天線，能向空間輻射磁場(chǎng)，或接收磁場(chǎng)。

如何識(shí)別共模干擾

1. 從干擾源判斷:雷電、附近發(fā)生的電弧、附近的電臺(tái)或其它大功率輻射裝置在電纜上產(chǎn)生的干擾為共模干擾。

2. 從頻率上判斷:共模干擾主要集中在1MHz以上。這是由于共模干擾是通過空間感應(yīng)到電纜上的，這種感應(yīng)只有在較高頻率時(shí)才容易發(fā)生。但有一種例外，當(dāng)電纜從很強(qiáng)的磁場(chǎng)輻射源(例如，開關(guān)電源)旁邊通過時(shí)，也會(huì)感應(yīng)到頻率較低的共模干擾。

3. 用儀器測(cè)量:只要有一臺(tái)頻譜分析儀和一只電流卡鉗就可以進(jìn)行測(cè)量、判斷。

3.如何抑制差模-共模干擾

共模干擾作為EMC干擾中最為常見且危害較大的干擾，我們抑制它最直接的方法就是濾波，這是抑制和防止共模干擾的一項(xiàng)重要措施。濾波器的功能就是允許某一特定頻率的信號(hào)順利通過，而其它頻率的信號(hào)則要受到較大的抑制，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)選頻電路,它切斷了電磁干擾沿信號(hào)線或電源線傳播的路徑，另外它還是壓縮干擾頻譜的一種有效方法，當(dāng)干擾頻譜不同于有用信號(hào)的頻帶時(shí)，可以用濾波器將無用的干擾信號(hào)濾除。因此，恰當(dāng)?shù)剡x擇和正確地使用濾波器對(duì)抑制共模干擾是十分重要的。

如果有用信號(hào)是差模信號(hào)而干擾信號(hào)是共模信號(hào)，可使用共模電感來抑制干擾信號(hào)：

共模電感的原理和抑制干擾

在電路中串入共模電感，當(dāng)有共模干擾電流流經(jīng)線圈時(shí)，由于共模干擾電流的同向性，會(huì)在線圈內(nèi)產(chǎn)生同向的磁場(chǎng)而增大線圈的感抗，使線圈表現(xiàn)為高阻抗，產(chǎn)生較強(qiáng)的阻尼效果，以此衰減共模干擾電流，達(dá)到濾波的目的;當(dāng)電路中的正常差模電流流經(jīng)共模電感時(shí)，電流在同相繞制的共模電感線圈中產(chǎn)生反向的磁場(chǎng)而相互抵消，因而對(duì)正常的差模電流基本沒有衰減作用。

如果共模干擾源是在電源回路，可使用Y電容來抑制干擾信號(hào)。

在電路中引入Y電容，則Y電容提供最短的路徑使共模干擾信號(hào)被旁路，從而抑制共模干擾的產(chǎn)生 。

如果電源回路同時(shí)還存在差模干擾，使用X電容來抑制干擾。

在電路中引入X電容，則X電容提供最短的路徑使差模干擾信號(hào)被旁路，從而抑制差模干擾的產(chǎn)生 。

共模干擾作為EMC干擾中最為常見且危害很大的干擾,抑制它的方法除了濾波外，還可以通過對(duì)信號(hào)線路進(jìn)行屏蔽，在PCB 板上大面積鋪地降低地線阻抗來減少共模信號(hào)強(qiáng)度等方法。