在測同一被測線材時，其阻抗會因在該被測線材上傳輸的信號型式不同，而分為單端阻抗，同模（共模）阻抗及差分阻抗，其差異主要表現在測試的信號條件上。故每種線均可測得上述3種阻抗，但因線材應用不同，各種阻抗的影響性質也不同，今天我們說的Common mode(共/同模)；同模阻抗也叫共地模式是測試一對線分別與地線之間的阻抗，基本上同模傳輸是用以模擬雜訊或做為量測線材平衡特性的用途，并不用在一般的信號傳輸，實際上在線材中傳輸的信號，由于相位或振幅不能維持在理想的狀態，從而使最終輸出的信號產生了共模的成份，而這些共模信號不具有原始差分信號抑制輻射的優點，故對信號高頻傳輸會產生影響；同模阻抗NG,怎樣處理?

USB4 的差分轉共模阻抗協會規格要求

同模阻抗的物理概念說明

阻抗的種類和名詞定義

特性阻抗：是根據輸入阻抗計算的出的平均值。（什么是電纜的特性阻抗？）

特征阻抗是對于交流信號(或者說高頻信號)來說的；特征阻抗屬于長線傳輸中的一個概念，信號在傳輸線中傳輸的過程中，在信號到達的一個點，傳輸線和參考平面之間會形成電場，由于電場的存在，會產生一個瞬間的小電流，這個小電流在傳輸線中的每一點都存在。同時信號也存在一定的電壓，這樣在信號傳輸過程中，傳輸線的每一點就會等效成一個電阻，這個電阻就是我們提到的傳輸線的特征阻抗。

什么是特性阻抗?

輸入阻抗：是線纜實際量測的阻抗值。

差分阻抗：發射信號可正負交替又稱為平衡阻抗。

由于訊號完整性問題，越來越多的線纜采用差分線來傳輸訊號：

差分結構：由于共模抑制，能夠更好地抗干擾

差分結構：由于抵消場，降低輻射雜訊（EMI）

差分結構：實現了更加精確的時序控制

差分結構：由于抗干擾能力及降低輻射能量，減少了串擾

差分結構：減少了由于電流瞬變導致的電源雜訊

差分傳輸線具有兩種獨特的傳播方式，每種方式都具有自己的特性阻抗。差分阻抗是指在差分驅動時在兩條傳輸線中測量的阻抗，差分阻抗是奇模阻抗的兩倍。偶模阻抗被定義爲通過監測一條線路，而另一條線路先通過

同等訊號驅動而測量的阻抗。下面是一個差分驅動和共模驅動的圖示，圖中顯示了相應的電場、磁場分佈

共模阻抗：共模阻抗是指并連在一起的線路的阻抗，是偶模阻抗的二分之一。導體走正編織或地線走負的信號，目前用于同軸線或帶地線的CABLE，又稱不平衡阻抗。

差分阻抗：
假定在某一瞬間我們將兩根走線用電阻端接到地。因為i1 = -i2，所以根本沒有電流流經地。也就是說，沒有真正的理由把電阻接地。事實上，有人認為，為了將差分信號和地噪聲隔離，一定不能將它們連接到地。因此通常的連接形式如圖1(c)中所示，用單個電阻連接線1 與線2。電阻的值是線1和線2 差模阻抗的和，或：
Zdiff = 2*Z0*(1-k) 或
2*(Z11 - Z12)
這就是為什么你經常看到實際上一個差分對具有大約80Ω的差分阻抗，而每個單線阻抗是50Ω。

計算：
知道Zdiff 是2*(Z11-Z12)不是很有用，因為Z12 的值并不直觀。但是，當我們看到Z12與耦合系數k 有關，事情就變得清晰了。事實上，耦合系數與我在Brookspeak 中關于串擾的專欄I中談到的耦合系數是相同的。國家半導體發布的計算Zdiff 的公式II已經被廣泛接受：
Zdiff = 2*Z0(1-.48*e-.96*S/H) 微帶線
Zdiff = 2*Z0(1-.347*e-2.9*S/H) 帶狀線
其中的術語在圖2 中定義。Z0 為其傳統定義III。
?
共模阻抗：
為了討論完整起見，共模阻抗與上面略有不同。第一個差別是i1 = i2（沒有負號），這樣式3 就變成：
V1 = Z0*i1*(1+k)????????????????（4）
V2 = Z0*i1*(1+k)
并且正如所期望的，V1 = V2。因此單線阻抗是Z0*(1+k)。在共模情況下，兩根線的端接電阻均接地，所以流經地的電流為i1+i2 且這兩個電阻對器件表現為并聯。也就是說，共模阻抗是這些電阻的并聯組合，或：
Zcommon = (1/2)*Z0*(1+k)，或
Zcommon = (1/2)*(Z11 + Z12)
注意，這里差分對的共模阻抗大約為差模阻抗的1/4。

同模阻抗NG，怎么辦

舉例分析：線材結構28#/2P+8C +AL+B，2P/28#導體7/0.127,芯線HDPE ，OD:0.72mm,對絞絞距25mm;測試結果是衰減，差分阻抗OK, 同模阻抗NG.

?

?

從上面的物理概念介紹可以了解到，差模（差分阻抗）包括介于驅動器與接收器的一對走線（或導線）。我們一般認為其中一根走線傳送正信號而另一根傳送負信號，并且大小相等極性相反，沒有通過地的返回信號；信號沿一根走線前進并從另外一根返回。同模信號通常更難于理解。既可以包括單端走線也可以包括兩個（可能更多）差分走線。同樣的信號沿走線以及返回路徑（地）或者沿差分對中的兩根走線流動。大部分人往往對共模信號不熟悉，因為我們自己從來不會故意產生它們。它們通常是由從其它（鄰近或外部）源耦合進電路的噪聲引起的。一般來講，結果最好情況是中性的，最壞情況是具有破壞性的。共模信號能夠產生干擾電路正常運行的噪聲，并且是常見的EMI問題的來源。

上圖同模阻抗NG，共模阻抗受差分阻抗影響很大，差分阻抗偏小，共模阻抗也會偏小，如上圖首先改善差分阻抗，為了方便大家理解差分阻抗，我們舉一個生活在中的例子來加以說明。一條道路，如果非常平整，則我們就說它的平整度(特性阻抗)很高(亦即阻抗連續性好)。如果出現坑洼不平，我們就說他的平整度差(阻抗不連續)。如果前面路斷了(斷頭路)，則車輛行人只能掉頭回來(斷頭相當于電纜開路，阻抗突變為無窮大)。如果路面坑洼顛簸得很厲害，則底盤低的轎車就會放棄前行掉頭返回(阻抗突變導致信號產生回波)。由此可以幫助理解：阻抗越連續(平順)，則信號回波越少。反之，回波越大，則阻抗越不連續(路面不平整順)。所以，通過測量回波，我們就可以了解路面的質量(電纜的阻抗連續性)，改善阻抗就是改善線纜的結構

第一，改善線纜結構，將線纜的差分阻抗做到90歐姆，共模阻抗受差分阻抗影響很大，差分阻抗偏小，共模阻抗也會偏小。

第二，同模阻抗測試的是抗干擾能力，需要提高抗干擾能力就是將每對線纜增加屏蔽或者采用雙面鋁箔等。

第三，一對同方向電流的傳輸線，兩導線產生的磁力線在導線之間的相抵。兩導線產生的“環繞兩導線”的磁力線方向相同，磁場相增。這是電流產生磁場的主動情況，這種條件與外部干擾源產生感應電流的被動情況效果相似，外磁場環繞兩根導線，產生同方向電流，產生共模干擾。綜合而言同模阻抗測試的主要是干擾，而干擾的程度與導線的間距有關，間距大，磁場的不均勻就會產生差模。所以我們只要設計好差分阻抗和skew，共模阻抗就不成問題了！如何控制好的SKEW，需要減少半成品的絞合外徑及減少絞合絞距。

編輯：黃飛

?