什么是差模干扰和共模干扰 该如何抑制

一.什么是差模信号和共模信号

差模信号：大小相等，方向相反的交流信号;双端输入时，两个信号的相位相差180度。

共模信号：大小相等。方向相同。双端输入时，两个信号相同。

在差分放大电路中，有两个输入端，当在这两个端子上分别输入大小相等、相位相反的信号，(这指有效信号)放大器能产生很大的放大倍数，我们把这种信号叫做差模信号，这时的放大倍数叫做差模放大倍数。

如果在两个输入端分别输入大小相等，相位相同的信号，(这实际是上一级由于温度变化(温漂)而产生的信号，是一种有害的东西)，为了形象化温漂而提出了共模信号，这时的放大倍数叫做共模放大倍数。

由于差分放大电路的构成特点，在差分放大电路中共模信号是不会被放大的，所以共模放大倍数很小(一般都小于1)。计算公式又分为单端输出和双端输出，所以有四个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。

二.什么是差模干扰和共模干扰

任何两根电源线或通信线上所存在的干扰，均可用共模干扰和差模干扰来表示。

1.差模干扰

差模干扰：差模干扰在两导线之间传输，属于对称性干扰，它定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。各个信号间产生的相互干扰，一般使用电感电容就能过滤掉，就是我们经常使用的104,或者磁珠。

差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小。

差模干扰的电流大小相等，方向(相位)相反。由于走线的分布电容、电感、信号走线阻抗不连续，以及信号回流路径流过了意料之外的通路等，差模电流会转换成共模电流。

2.共模干扰

共模干扰：共模干扰在导线与地(机壳)之间传输，属于非对称性干扰，它定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差;所有输出的波形都具有此属性，这个需要使用共模电感过滤。

在一般情况下，共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。

共模干扰一般来自电源。

共模干扰产生原因

1. 电网串入共模干扰电压。

2. 辐射干扰(如雷电，设备电弧，附近电台，大功率辐射源)在信号线上感应出共模干扰，原因是交变的磁场产生交变的电流，地线-零线回路面积与地线-火线回路面积不相同，两个回路阻抗不同等原因造成电流大小不同。

3.接地电压不相同。

4.设备内部的线路对电源线造成的共模干扰。

共模干扰电流

共模干扰一般是以共模干扰电流存在的形式出现的，一般情况下共模干扰电流产生的原因有三个方面:

1. 外界电磁场在电路走线中的所有导线上感应出来电压(这个电压相对于大地是等幅和同相的)，由这个电压产生的电流。

2. 由于电路走线两端的器件所接的地电位不同，在这个地电位差的驱动下产生的电流。

3. 器件上的电路走线与大地之间有电位差，这样电路走线上会产生共模干扰电流。

器件如果在其电路走线上产生共模干扰电流，则电路走线会产生强烈的电磁辐射，对电子、电气产品元器件产生电磁干扰，影响产品的性能指标;另外，当电路不平衡时，共模干扰电流会转变为差模干扰电流，差模干扰电流对电路直接产生干扰影响。对于电子、电气产品电路中的信号线及其回路而言:差模干扰电流流过电路中的导线环路时，将引起差模干扰辐射，这种环路相当于小环天线，能向空间辐射磁场，或接收磁场。

如何识别共模干扰

1. 从干扰源判断:雷电、附近发生的电弧、附近的电台或其它大功率辐射装置在电缆上产生的干扰为共模干扰。

2. 从频率上判断:共模干扰主要集中在1MHz以上。这是由于共模干扰是通过空间感应到电缆上的，这种感应只有在较高频率时才容易发生。但有一种例外，当电缆从很强的磁场辐射源(例如，开关电源)旁边通过时，也会感应到频率较低的共模干扰。

3. 用仪器测量:只要有一台频谱分析仪和一只电流卡钳就可以进行测量、判断。

3.如何抑制差模-共模干扰

共模干扰作为EMC干扰中最为常见且危害较大的干扰，我们抑制它最直接的方法就是滤波，这是抑制和防止共模干扰的一项重要措施。滤波器的功能就是允许某一特定频率的信号顺利通过，而其它频率的信号则要受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路,它切断了电磁干扰沿信号线或电源线传播的路径，另外它还是压缩干扰频谱的一种有效方法，当干扰频谱不同于有用信号的频带时，可以用滤波器将无用的干扰信号滤除。因此，恰当地选择和正确地使用滤波器对抑制共模干扰是十分重要的。

如果有用信号是差模信号而干扰信号是共模信号，可使用共模电感来抑制干扰信号：

共模电感的原理和抑制干扰

在电路中串入共模电感，当有共模干扰电流流经线圈时，由于共模干扰电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模干扰电流，达到滤波的目的;当电路中的正常差模电流流经共模电感时，电流在同相绕制的共模电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，因而对正常的差模电流基本没有衰减作用。

如果共模干扰源是在电源回路，可使用Y电容来抑制干扰信号。

在电路中引入Y电容，则Y电容提供最短的路径使共模干扰信号被旁路，从而抑制共模干扰的产生 。

如果电源回路同时还存在差模干扰，使用X电容来抑制干扰。

在电路中引入X电容，则X电容提供最短的路径使差模干扰信号被旁路，从而抑制差模干扰的产生 。

共模干扰作为EMC干扰中最为常见且危害很大的干扰,抑制它的方法除了滤波外，还可以通过对信号线路进行屏蔽，在PCB 板上大面积铺地降低地线阻抗来减少共模信号强度等方法。