本文重點

傳導噪聲分為共模信號和差模信號兩種類型。無論是共模信號還是差模信號，都需要兩根導線進行傳輸。

電路中產生共模噪聲的主要原因是電路器件之間、器件與地之間存在寄生電容。

減小回路面積是降低差模噪聲的有效手段。

共模信號和差模信號都與運算放大器和電路中的干擾噪聲有關。共模電壓增益源自運算放大器兩個輸入端收到的信號。如果兩個信號流向一致，就會產生共模干擾或噪聲。差模則相反，其信號流向相異。

下面我們從干擾與噪聲的角度，詳細分析一下共模信號與差模信號。

共模信號與差模信號的比較

電磁干擾是從干擾源輻射或傳導到受干擾端，傳導噪聲則是共模信號或差模信號。共模信號與差模信號都需要兩條導線來傳輸。

共模信號

對于共模信號，兩路導線上的信號方向與相位均相同。

運用右手定則進行分析時，需要注意：

1

共模信號所產生的磁場可能相互抵消。

2

共模信號通過共地找到回流路徑。

電路中產生共模噪聲的主要原因是器件之間、器件與地之間存在的寄生電容。此外，寄生電感也會加劇電路中共模干擾的產生。

差模信號

差模信號通常出現在兩根相鄰導線，信號方向相反。電氣設備中的差模噪聲或干擾通過線間電壓和線電流進行測量，這種噪聲經由輸入線傳輸至公用系統。電路器件之間的雜散電容和電路之間的磁耦合會產生差模噪聲。

電子電路中的噪聲可能源自共模信號或差模信號

如何解決共模噪聲和差模噪聲問題

在頻率較低時，差模干擾是主要問題，但隨著頻率升高，共模噪聲更為凸顯。為抑制差模噪聲，可采取以下措施：

選用適當的電容器

在電路中選用寄生電感和電阻較低的電容器，有助于最大限度地抑制差模干擾。在輸入端采用串聯電感和并聯電容，也能減弱差模干擾。

減少回路面積

這是降低差模噪聲的有效手段。使用雙絞線電纜替代兩根單獨的電纜，可減少電路中的回路面積。此外，EMI 濾波器也可最大限度地抑制差模和共模噪聲。

共模扼流圈

縮短電纜長度有助于降低共模干擾。共模扼流圈可有效減少此類干擾，它們對共模噪聲起電感的作用，能夠抑制此類噪聲，而對差模噪聲下則像一根普通的導線，幾乎不產生阻礙。

利用共模扼流圈抑制共模噪聲

在工業與電信系統中，通常使用共模扼流圈來抑制共模噪聲。其結構是在單個磁芯上繞制多個線圈，繞組之間串聯連接。通電時，共模扼流圈對噪聲信號表現出高阻抗，所需的信號可順利通過線圈，而不需要的信號則被衰減。共模扼流圈的電阻較低，功耗也較小。

了解共模信號與差模信號之間的區別及其在電氣和電子電路中的干擾機制，對設計高性能系統至關重要。Sigrity X Platform 配備了強大的系統級分析仿真引擎，旗艦產品 Cadence Clarity 3D Solver 更采用了創新的大規模分布式架構。