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EMC 启航:差模信号与共模信号

02/29 14:47
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我想大多数电子行业从业人员第一次听到差模和公模,都是源自于放大器部分的学习过程,这里有一种电路差分放大电路,他可以抑制共模信号

其实很多中文的概念本身就迷惑人,不如直接讲述原理,一个概念是怎么被发现然后被定义的,这段历史讲清楚,叫什么模可能也就不重要了。

工作中也经常遇到这样的人,喜欢用专业名词加强沟通的障碍,你身边肯定有这样的人。

定义一个名词或者缩语,本质是为了双方都懂的人提供沟通的便利,然而总是有那么一部分人喜欢利用这个信息差,你越是不懂,他越是整这样的缩语进行强奸式表达,也不独怪他,就有那么一些领导不认为是被强迫,反而诚意相迎。

好了,扯远了,我们把淡撤回来,说说什么是差模信号和共模信号吧,我用个人的理解来说明,不是定义,不保证绝对正确。

首先,我认为之所以分为共模和差模信号,一定是针对 2条以上的传输线来说的。

如果是一条传输线的话,我不知道跟谁差,也不知道跟谁共。

其次,我感觉这个共模信号并没有什么卵用,我实在想不出我们的电路系统中需要一个共模信号,如果有,我用一条线传输就好了。

基于上面的两点,我们先看看对我们有用的差模信号。

任何电信号的传递都是电流闭环的传递,请记住这句话!

我们假设我要用我的 IO 口给你的 IO 传输一个高电平,通知你该学习了,那么整个回路应该如下图所示,是一个电流的闭环,而不是传递一个电压过去就结束了。

如上图中的电流 I1 和电流 I2,他们一定是同一个电流,不管 Connect 怎么连接,绕多远,电流从我的IO口出来,必须得再从我的 GND 上回来,因此,我们说任何信号的传递,都是一个电流的闭环传递。

我们把一来一去的两根线叫做一对传输线,那么上面的电流从我们的视角看来是大小相同,方向相反的,因此它就是所谓的差模信号。

共模信号是怎么来的呢?

人类生活在地球上面,那就不能看人类自己,不能忽略地球的存在,我把上面的IO 通信模型再画完整一些。

看到了没,我在电路的下面增加了一个大地,人都站在地面上,更何况电路呢?是吧?

那么这个时候,如果天空闪过一道闪电,正好击中在我的 Vcc 部位,势必会让我的 IO 以及我的 VSS上面都拉高一下,虽然拉的很高,但是只是一瞬。不过这个脉冲信号就会通过那一对传输线传输给你一部分,然后从你的脚上进入大地。

这个信号就是我们要聊的共模信号。

为什么这个共模信号要这样传输呢?跟大地有什么关系呢?

我们得从“任何电信号的传递都是电流闭环的传递”这句话来突破,先在电路模型中找到这个闭环电流吧。

雷电的本质是云朵和大地中间形成了一个 big 电容,这个 big-C 电压太高了,于是击穿了空气,找到了一条阻抗最小的路径跑了下来。

好巧不巧,咱俩握手的时候,正好在这条路径上,那么就会有一部分电流从咱俩的头部穿过身体,从鞋底和大地的寄生电容上流出去,回流到那个 big-C 的负极。

其实,这也是一个放电回路而已,只不过在我们这个局部的电路板上看来,只是一个没头没尾的电流,那必然对于我们的局部电路来说是干扰无疑了。

那研究电路设计的人不能每次都把外面这个环路讲一遍,在讨论局部如何处理这个脉冲电流吧,于是咱们给他起个名字吧:流在咱自己田里的都叫差模,别人流到我们的田里的都叫差模。

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