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静噪基础第五章_导体传导和共模(muRata)

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  • 日期: 2018-01-24
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标签: 静噪基础

静噪基础

导体传导

导体传导

共模

共模

村田(muRata)针对静噪技术人员,总结了相关基础内容共十三章,便于了解EMI静噪滤波器(EMIFIL)的噪声抑制。第五章_导体传导和共模。

文档内容节选

第 5 章 导体传导和共模 51 简介 前 4 章参照相对简单的模型介绍了噪声产生,噪声传输到天线及天线发射噪声的机制但 是,在实际噪声抑制措施中,噪声源很少会直接连接到天线很多情况下,在普通模式中产生 噪声,然后被转换为共模之后,噪声通过电子设备的接地传输,并通过电缆或屏蔽罩作为天 线进行发射因此,需要在噪声传输路径中考虑普通模式到共模的转换 在接收噪声时则情况相反许多噪声往往是在共模侵入的,但是,当电路出现故障或被破 坏时,最终会变成普通模式在这种情况下,从共模转换为普通模式就是一个问题由于噪声 发射和接收机制相同,为了便于解释,我们仅着重于噪声发射如图 511 所示,本章节首先 介绍了噪声通过导体传输存在的两种模式共模和普通模式,然后介绍了普通模式到共模的 转换普通模式常常表现为差模不过,为了避免与差分信号混淆,本课程中将其称为噪声的 普通模式由于共模噪声是一个复杂的概念,为简化具体阐释,本章的描述部分基于我们独到 的诠释有关准确和详细概念,请参考技术资料 参考文献 123 图 511 第 5 章将要介绍的内容 52 噪声的导体传导 由于噪声是一种电能,如果连接......

第 5 章 导体传导和共模 5-1. 简介 前 4 章参照相对简单的模型介绍了噪声产生,噪声传输到天线及天线发射噪声的机制。但 是,在实际噪声抑制措施中,噪声源很少会直接连接到天线。很多情况下,在普通模式中产生 噪声,然后被转换为共模。之后,噪声通过电子设备的接地传输,并通过电缆或屏蔽罩作为天 线进行发射。因此,需要在噪声传输路径中考虑普通模式到共模的转换。 在接收噪声时则情况相反。许多噪声往往是在共模侵入的,但是,当电路出现故障或被破 坏时,最终会变成普通模式。在这种情况下,从共模转换为普通模式就是一个问题。由于噪声 发射和接收机制相同,为了便于解释,我们仅着重于噪声发射。如图 5-1-1 所示,本章节首先 介绍了噪声通过导体传输存在的两种模式(共模和普通模式),然后介绍了普通模式到共模的 转换。普通模式常常表现为差模。不过,为了避免与差分信号混淆,本课程中将其称为噪声的 普通模式。由于共模噪声是一个复杂的概念,为简化具体阐释,本章的描述部分基于我们独到 的诠释。有关准确和详细概念,请参考技术资料 [参考文献 1,2,3]。 图 5-1-1 第 5 章将要介绍的内容 5-2. 噪声的导体传导 由于噪声是一种电能,如果连接了导体,噪声就会通过导体传导。但是,如果导体构成一 个类似电缆的集束,可通过两种不同的方式解释噪声传导: 共模和普通模式。其中,共模会导 致很强的无线电波发射和接收,并且具有复杂的机制,常常对工程师进行噪声抑制造成问题。 本章节将首先解释共模和普通模式,然后介绍消除噪声的 EMI 静噪滤波器的基本结构。共模的 产生将在下一个章节解释,因为它涉及一个特殊概念。 5-2-1. 共模噪声 (1) 电缆作为天线发射噪声的示例 图 5-2-1 中的测试再现了电子设备噪声抑制中经常出现的情形。通过接口电缆连接电子设 备(噪声抑制前),测量电缆作为天线发射的噪声。如果没有电缆,噪声电平非常低,如图 5- 2-1(a)所示。但是,连接了电缆时,在 100MHz 到 300MHz 的频率范围内噪声增加,如图 5-2- 1(b)所示。可以这样理解: 在此状态下,电子设备发射的噪声从连接器传导至接口电缆,然后 以电缆作为天线进行发射。 图 5-2-1 电子设备电缆发射噪声的示例 (2) 研究传导噪声的线路 电缆内有多根导线。那么,在图 5-2-1 的测试中,传导噪声的是哪根导线?一般而言,接 口电缆包括接地线,电源线和信号线等。图 5-2-1 的情况实际上是屏蔽电缆,噪声也可能通过 屏蔽传导。因此,将具有与接口电缆相同形状的单根导线连接至相应线路相连的连接器内的端 子,然后测量噪声。测量结果如图 5-2-2 所示。在此我们选择了速度相对较低的信号线作为代 表。参照图 5-2-2 的结果可以得知,虽然多少有些不同,但无论连接哪条线路,都会发射几乎 与图 5-2-1(b)所示趋势相同的噪声。当如图 5-2-2(d)所示连接到屏蔽接地时,也会发射噪声。 图 5-2-2 中的结果表明,无论电缆连接到连接器内的哪个端子,都会引起共同的噪声。如上所 述,通过电缆内导线共同传导的噪声被称为共模噪声。 图 5-2-2 研究每根线路发射成分的结果 (3) 叠加到接地的噪声也被称为共模噪声 相反,电路的接地一般为电压的基准点,也就是发射噪声最少的地方。如果如图 5-2- 2(c),(d)所示噪声叠加到接地,同样的噪声将叠加到电源和信号。因此,叠加到接地的噪声 有时也被称为共模噪声。尽管共模噪声是噪声抑制要处理的一个常见问题,但却是有着复杂概 念和机制且难以从逻辑上解释的成分。首先本章节将介绍共模的成分是如何传输的,然后下一 个章节将介绍导致共模噪声的机制。 5-2-2. 噪声传导的两种模式 (1) 共模和普通模式 电路以电流沿路径流动一周为基础。如果按图 5-2-3(a)所示截取电路的一部分作为电缆, 电缆有两根导线,分别供电流进入和流出。相同大小的电流以相反的方向相互流动。因此,总 和始终为零。这种电流流动的方式被称为普通模式。相反,电流可能在电缆内的线路中以相同 方向流动,如图 5-2-3(b)所示。这种方式被称为共模。共模是电流的一个成分,不管什么形状 的线路都承受相同电压,电流在图中向同一方向流动。从图中可得知,此电流是经由地线所保 持负载的浮动静电容量泄漏的电流所导致,然后经过地线回到噪声源。(电流也可能是负载和 噪声源之间的直接连接所导致而不经过地线) (2) 线路很多时 图 5-2-3 共模和普通模式 即使电缆内有很多导线共用接地,使电路变得复杂,只要没有绕路或者电流泄漏,整个电 缆中电流总和就会为零,如图 5-2-4(a)所示。这种状态也被称为普通模式。如果如上所述有很 多线路,每根线路的电流大小不一定要相同。 图 5-2-4(b)展示了共模应用于相同电路的电流。在这种情况下,导线电流的方向与参照地 线的相应电压的方向相同。这就意味着共模下线路电压为零。因此,共模噪声具备难以用示波 器等一般测量设备来观测的特性。 最终,每条线路上流过的电流为普通模式和共模的总电流。尽管我们能根据图示清楚地描 述,但通常很难从每条线路上流过的电流中区分这 2 种。因此,通过观察方法来推测噪声模式 对于抑制噪声是很重要的。 图 5-2-4 线路很多时 5-2-3. 普通模式和差模 (1) 普通模式也称为差模 如图 5-2-3 所示两条线路上的普通模式有时也称为差模。因为此处讨论的情况也包括线路 很多时的情况(如图 5-2-4),我们通常称之为普通模式,只有在特指一对电线时(如差分信 号),才称其为差模。
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评论

hz04081118
对共模噪声的产生原理讲得不错
2018-10-07 22:11:55回复
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