什么是差模干擾和共模干擾該如何抑制

一.什么是差模信號和共模信號

差模信號：大小相等，方向相反的交流信號;雙端輸入時，兩個信號的相位相差180度。

共模信號：大小相等。方向相同。雙端輸入時，兩個信號相同。

在差分放大電路中，有兩個輸入端，當在這兩個端子上分別輸入大小相等、相位相反的信號，(這指有效信號)放大器能產生很大的放大倍數，我們把這種信號叫做差模信號，這時的放大倍數叫做差模放大倍數。

如果在兩個輸入端分別輸入大小相等，相位相同的信號，(這實際是上一級由于溫度變化(溫漂)而產生的信號，是一種有害的東西)，為了形象化溫漂而提出了共模信號，這時的放大倍數叫做共模放大倍數。

由于差分放大電路的構成特點，在差分放大電路中共模信號是不會被放大的，所以共模放大倍數很小(一般都小于1)。計算公式又分為單端輸出和雙端輸出，所以有四個共模信號和差模信號是指差動放大器雙端輸入時的輸入信號。

二.什么是差模干擾和共模干擾

任何兩根電源線或通信線上所存在的干擾，均可用共模干擾和差模干擾來表示。

1.差模干擾

差模干擾：差模干擾在兩導線之間傳輸，屬于對稱性干擾，它定義為任何兩個載流導體之間的不希望有的電位差。各個信號間產生的相互干擾，一般使用電感電容就能過濾掉，就是我們經常使用的104,或者磁珠。

差模干擾幅度小、頻率低、所造成的干擾較小。

差模干擾的電流大小相等，方向(相位)相反。由于走線的分布電容、電感、信號走線阻抗不連續，以及信號回流路徑流過了意料之外的通路等，差模電流會轉換成共模電流。

2.共模干擾

共模干擾：共模干擾在導線與地(機殼)之間傳輸，屬于非對稱性干擾，它定義為任何載流導體與參考地之間的不希望有的電位差;所有輸出的波形都具有此屬性，這個需要使用共模電感過濾。

在一般情況下，共模干擾幅度大、頻率高，還可以通過導線產生輻射，所造成的干擾較大。

共模干擾一般來自電源。

共模干擾產生原因

1. 電網串入共模干擾電壓。

2. 輻射干擾(如雷電，設備電弧，附近電臺，大功率輻射源)在信號線上感應出共模干擾，原因是交變的磁場產生交變的電流，地線-零線回路面積與地線-火線回路面積不相同，兩個回路阻抗不同等原因造成電流大小不同。

3.接地電壓不相同。

4.設備內部的線路對電源線造成的共模干擾。

共模干擾電流

共模干擾一般是以共模干擾電流存在的形式出現的，一般情況下共模干擾電流產生的原因有三個方面:

1. 外界電磁場在電路走線中的所有導線上感應出來電壓(這個電壓相對于大地是等幅和同相的)，由這個電壓產生的電流。

2. 由于電路走線兩端的器件所接的地電位不同，在這個地電位差的驅動下產生的電流。

3. 器件上的電路走線與大地之間有電位差，這樣電路走線上會產生共模干擾電流。

器件如果在其電路走線上產生共模干擾電流，則電路走線會產生強烈的電磁輻射，對電子、電氣產品元器件產生電磁干擾，影響產品的性能指標;另外，當電路不平衡時，共模干擾電流會轉變為差模干擾電流，差模干擾電流對電路直接產生干擾影響。對于電子、電氣產品電路中的信號線及其回路而言:差模干擾電流流過電路中的導線環路時，將引起差模干擾輻射，這種環路相當于小環天線，能向空間輻射磁場，或接收磁場。

如何識別共模干擾

1. 從干擾源判斷:雷電、附近發生的電弧、附近的電臺或其它大功率輻射裝置在電纜上產生的干擾為共模干擾。

2. 從頻率上判斷:共模干擾主要集中在1MHz以上。這是由于共模干擾是通過空間感應到電纜上的，這種感應只有在較高頻率時才容易發生。但有一種例外，當電纜從很強的磁場輻射源(例如，開關電源)旁邊通過時，也會感應到頻率較低的共模干擾。

3. 用儀器測量:只要有一臺頻譜分析儀和一只電流卡鉗就可以進行測量、判斷。

3.如何抑制差模-共模干擾

共模干擾作為EMC干擾中最為常見且危害較大的干擾，我們抑制它最直接的方法就是濾波，這是抑制和防止共模干擾的一項重要措施。濾波器的功能就是允許某一特定頻率的信號順利通過，而其它頻率的信號則要受到較大的抑制，它實質上是一個選頻電路,它切斷了電磁干擾沿信號線或電源線傳播的路徑，另外它還是壓縮干擾頻譜的一種有效方法，當干擾頻譜不同于有用信號的頻帶時，可以用濾波器將無用的干擾信號濾除。因此，恰當地選擇和正確地使用濾波器對抑制共模干擾是十分重要的。

如果有用信號是差模信號而干擾信號是共模信號，可使用共模電感來抑制干擾信號：

共模電感的原理和抑制干擾

在電路中串入共模電感，當有共模干擾電流流經線圈時，由于共模干擾電流的同向性，會在線圈內產生同向的磁場而增大線圈的感抗，使線圈表現為高阻抗，產生較強的阻尼效果，以此衰減共模干擾電流，達到濾波的目的;當電路中的正常差模電流流經共模電感時，電流在同相繞制的共模電感線圈中產生反向的磁場而相互抵消，因而對正常的差模電流基本沒有衰減作用。

如果共模干擾源是在電源回路，可使用Y電容來抑制干擾信號。