差模噪聲與共模噪聲

差模（常模）噪聲與共模噪聲
傳導(dǎo)噪聲可分為兩種。一種是“差模噪聲”，也稱(chēng)為“常模噪聲”。這兩種稱(chēng)呼有時(shí)可根據(jù)條件區(qū)分使用，不過(guò)在本文中作為相同的名詞處理。另一種是“共模噪聲”。來(lái)看下圖。本文是圍繞電源展開(kāi)介紹的，因此圖例是將帶有電路的印刷電路板（PCB）裝在殼體中，并由外部給電的示例圖。

差模噪聲產(chǎn)生在電源線(xiàn)之間，是噪聲源對(duì)于電源線(xiàn)串聯(lián)進(jìn)入，噪聲電流與電源電流方向相同。由于往返方向相反而被稱(chēng)為“差模（Differential mode）”。

共模噪聲是經(jīng)雜散電容等泄漏的噪聲電流經(jīng)由大地返回電源線(xiàn)線(xiàn)的噪聲。因電源的（＋）端和（－）端流過(guò)的噪聲電流方向相同而被稱(chēng)為“共模（Common mode）”。在電源線(xiàn)間不產(chǎn)生噪聲電壓。

如前所述，這些噪聲即為傳導(dǎo)噪聲。不過(guò)，由于電源線(xiàn)中流動(dòng)著噪聲電流，因此會(huì)發(fā)出噪聲。

由差模噪聲引起的輻射的電場(chǎng)強(qiáng)度Ed可通過(guò)左下方的公式來(lái)表示。Id為差模中的噪聲電流，r為到觀(guān)測(cè)點(diǎn)的距離，f為噪聲頻率。差模噪聲會(huì)產(chǎn)生噪聲電流環(huán)，因此環(huán)路面積S是非常重要的因素。如圖和公式所示，假設(shè)其他因素固定，環(huán)路面積越大則電場(chǎng)強(qiáng)度越高。

由共模噪聲引起的輻射的電場(chǎng)強(qiáng)度Ec可通過(guò)右下方的公式來(lái)表示。如圖和公式所示，線(xiàn)纜長(zhǎng)度L是非常重要的因素。

 

為了更好地認(rèn)識(shí)每種噪聲引發(fā)的輻射特點(diǎn)，接下來(lái)代入實(shí)際數(shù)值來(lái)計(jì)算一下電場(chǎng)強(qiáng)度＊1。條件完全相同。電場(chǎng)強(qiáng)度的觀(guān)測(cè)點(diǎn)用藍(lán)色圓點(diǎn)來(lái)表示。*1：公式來(lái)源－EMC工學(xué)詳解 實(shí)用降噪技法 作者Henry W.Ott－東京電機(jī)大學(xué)出版社

這個(gè)計(jì)算結(jié)果中非常重要的一點(diǎn)是：噪聲電流值相同的情況下，共模噪聲輻射要大得多（在本例中約大100倍）。不管怎樣，這些傳導(dǎo)噪聲和輻射噪聲即EMI如果超出了容許范圍，就需要采取降噪對(duì)策。特別需要記住的是，在考慮輻射噪聲對(duì)策時(shí)，針對(duì)共模噪聲的對(duì)策是非常重要的。

關(guān)于具體對(duì)策，后續(xù)會(huì)逐步介紹，其中最原則性的噪聲對(duì)策是差模噪聲要減少環(huán)路面積S（比如線(xiàn)纜采用絞合線(xiàn)），共模噪聲要極力縮短線(xiàn)纜長(zhǎng)度。不過(guò)一定會(huì)遇到受配置和材料等限制的情況，此時(shí)需要探討增加濾波器的方法。