共模干擾:一般指在兩根信號(hào)線上產(chǎn)生的幅度相等,相位相同的噪聲。
差模干擾:則是幅度相等,相位相反的的噪聲。
常用的差分線對(duì)共模干擾的抗干擾能力就非常強(qiáng)。干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因、噪聲干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)的不同劃分。其中:按噪聲產(chǎn)生的原因不同,分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等;按噪聲的波形、性質(zhì)不同,分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等;按噪聲干擾模式不同,分為共模干擾和差模干擾。共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類方法。
共模干擾是信號(hào)對(duì)地的電位差,主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號(hào)線上感應(yīng)的共態(tài)(同方向)電壓迭加所形成。共模電壓有時(shí)較大,特別是采用隔離性能差的配電器供電室,變送器輸出信號(hào)的共模電壓普遍較高,有的可高達(dá)130V以上。
共模電壓通過(guò)不對(duì)稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓,直接影響測(cè)控信號(hào),造成元器件損壞(這就是一些系統(tǒng)I/O模件損壞率較高的主要原因),這種共模干擾可為直流、亦可為交流。
差模干擾是指作用于信號(hào)兩極間的干擾電壓,主要由空間電磁場(chǎng)在信號(hào)間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓,這種讓直接疊加在信號(hào)上,直接影響測(cè)量與控制精度。
差模干擾在兩根信號(hào)線之間傳輸,屬于對(duì)稱性干擾。消除差模干擾的方法是在電路中增加一個(gè)偏值電阻,并采用雙絞線;
共模干擾是在信號(hào)線與地之間傳輸,屬于非對(duì)稱性干擾。消除共模干擾的方法包括:
(1)采用屏蔽雙絞線并有效接地
(2)強(qiáng)電場(chǎng)的地方還要考慮采用鍍鋅管屏蔽
(3)布線時(shí)遠(yuǎn)離高壓線,更不能將高壓電源線和信號(hào)線捆在一起走線
(4)采用線性穩(wěn)壓電源或高品質(zhì)的開(kāi)關(guān)電源(紋波干擾小于50mV)在一般情況下,差模信號(hào)就是兩個(gè)信號(hào)之差,共模信號(hào)是兩個(gè)信號(hào)的算術(shù)平均值。
共模抑制比:差模信號(hào)電壓增益與共模信號(hào)電壓增益的比值,說(shuō)明差分放大電路對(duì)攻模信號(hào)的抑制能力,因此共模抑制比越大越好,說(shuō)明電路的性能優(yōu)良傳輸線的共模狀態(tài):當(dāng)兩條耦合傳輸線上驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度與相位都相同時(shí),稱為共模傳輸模式。
此時(shí),傳輸線的等效電容將隨著互容的減少而減少,同時(shí)等效電感卻因?yàn)榛ジ械脑黾佣黾印?/p>
傳輸線的差模狀態(tài):當(dāng)兩根耦合的傳輸線相互之間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅值相同但相位相差180 度的時(shí)候,就是一個(gè)差模傳輸?shù)哪P汀?/p>
此情況下,傳輸線的等效電容因?yàn)榛ト莸募颖抖黾樱堑刃щ姼幸驗(yàn)榛ジ械臏p小而變小。任何電源線上傳導(dǎo)干擾信號(hào),均可用差模和共模干擾信號(hào)來(lái)表示。差模干擾在兩導(dǎo)線之間傳輸,屬于對(duì)稱性干擾;共模干擾在導(dǎo)線與地(機(jī)殼)之間傳輸,屬于非對(duì)稱性干擾。
在一般情況下,差模干擾幅度小、頻率低、所造成的干擾較小,共模干擾幅度大、頻率高,還可以通過(guò)導(dǎo)線產(chǎn)生輻射,所造成的干擾較大。
因此,欲削弱傳導(dǎo)干擾,把EMI信號(hào)控制在有關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限電平以下。 除抑制干擾源以外,最有效的方法就是在開(kāi)關(guān)電源輸入和輸出電路中加裝EMI濾波器。
開(kāi)關(guān)電源的工作頻率約為10~100 kHz。EMC很多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的傳導(dǎo)干擾電平的極限值都是從10 kHz算起。對(duì)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的高頻段EMI信號(hào),只要選擇相應(yīng)的去耦電路或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的EMI濾波器,就不難滿足符合EMC標(biāo)準(zhǔn)的濾波效果。
差模傳導(dǎo)噪音是電子設(shè)備內(nèi)部噪音電壓產(chǎn)生的與信號(hào)電流或電源電流相同路徑的噪音電流。減小這種噪音的方法是在信號(hào)線和電源線上串聯(lián)差模扼流圈、并聯(lián)電容或用電容和電感組成低通濾波器,來(lái)減小高頻的噪音。
噪音產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度與電纜到觀測(cè)點(diǎn)的距離成反比,與頻率的平方成正比,與電流和電流環(huán)路的面積成正比。
因此,減小這種輻射的方法是在信號(hào)輸入端加LC低通濾波器阻止噪音電流流進(jìn)電纜;使用屏蔽電纜或扁平電纜,在相鄰的導(dǎo)線中傳輸回流電流和信號(hào)電流,使環(huán)路面積減小。
共模傳導(dǎo)噪音是在設(shè)備內(nèi)噪音電壓的驅(qū)動(dòng)下,經(jīng)過(guò)大地與設(shè)備之間的寄生電容,在大地與電纜之間流動(dòng)的噪音電流產(chǎn)生的。減小共模傳導(dǎo)噪音的方法是在信號(hào)線或電源線中串聯(lián)共模扼流圈、在地與導(dǎo)線之間并聯(lián)電容器、組成LC濾波器進(jìn)行濾波,濾去共模噪聲。噪音輻射的電場(chǎng)強(qiáng)度與電纜到觀測(cè)點(diǎn)的距離成反比,與頻率和電纜的長(zhǎng)度成正比。
共模信號(hào)與差模信號(hào)辨析
差模又稱串模,指的是兩根線之間的信號(hào)差值;而共模噪聲又稱對(duì)地噪聲,指的是兩根線分別對(duì)地的噪聲。對(duì)于一對(duì)信號(hào)線A、B,差模干擾相當(dāng)于在A與B之間加上一個(gè)干擾電壓,共模干擾相當(dāng)于分別在A與地、B與地之間加上一個(gè)干擾電壓;像平常看到的用雙絞線傳輸差分信號(hào)就是為了消除共模噪聲,原理很簡(jiǎn)單,兩線擰在一起,受到的共模干擾電壓很接近, Ua - Ub依然沒(méi)什么變化,當(dāng)然這是理想情況。
比如說(shuō),RS422/485總線就是利用差分傳輸信號(hào)的一種具體應(yīng)用。實(shí)際應(yīng)用中,溫度的變化各種環(huán)境噪聲的影響都可以視作為共模噪聲信號(hào),但如果在傳輸過(guò)程中,兩根線的對(duì)地噪聲哀減的不一樣大,使得兩根線之間存在了電壓差,這時(shí)共模噪聲就轉(zhuǎn)變成了差模噪聲。
差分信號(hào)不是一定要相對(duì)地來(lái)說(shuō)的,如果一根線是接地的,那他們的差值就是相對(duì)地的值了,這就是模擬電路中講過(guò)的差分電路的單端輸入情況。
差分放大器,差模輸入差模是相對(duì)共模來(lái)說(shuō)的。。差分是一種方式。。
差模共模信號(hào),差分放大電路舉例來(lái)說(shuō),假如一個(gè)ADC有兩個(gè)模擬輸入端,并且AD轉(zhuǎn)換結(jié)果取決于這兩個(gè)輸入端電壓之差,那么我們說(shuō)這個(gè)ADC是差分輸入的,并把這兩個(gè)模擬輸入端合在一起叫做差分輸入端。
但是加在差分輸入端上的電壓并不一定總是大小相等方向相反,甚至很多情況下是同符號(hào)的。(注:即不一定是一正一負(fù))我們把它們的差叫做差模輸入,而把它們共有的量(即平均值)叫做共模輸入。差分是一種電路形式的叫法....
差模是對(duì)信號(hào)的定義....(想對(duì)來(lái)說(shuō)有共模..)
差動(dòng)=======差分
回答:差模信號(hào):大小相等,方向相反的交流信號(hào),共模信號(hào):大小相等。方向相同。在差分放大電路中,經(jīng)常提到共模信號(hào)和差模信號(hào),在差分放大電路中共模信號(hào)是不會(huì)被放大的,可以理解為三極管的溫漂引起的電流型號(hào),為了形象化溫漂而提出了共模信號(hào),差模信號(hào)為輸入信號(hào),就是Ui,就是放大的對(duì)象。
在差動(dòng)放大電路中,有兩個(gè)輸入端,當(dāng)在這兩個(gè)端子上分別輸入大小相等、相位相反的信號(hào),(這是有用的信號(hào))放大器能產(chǎn)生很大的放大倍數(shù),我們把這種信號(hào)叫做差模信號(hào),這時(shí)的放大倍數(shù)叫做差模放大倍數(shù)。
如果在兩個(gè)輸入端分別輸入大小相等,相位相同的信號(hào),(這實(shí)際是上一級(jí)由于溫度變化而產(chǎn)生的信號(hào),是一種有害的東西),我們把這種信號(hào)叫做共模信號(hào),這時(shí)的放大倍數(shù)叫做共模放大倍數(shù)。由于差動(dòng)放大電路的構(gòu)成特點(diǎn),電路對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的負(fù)反饋,所以共模放大倍數(shù)很小。(一般都小于1)
計(jì)算公式又分為單端輸出和雙端輸出,所以有四個(gè)
共模信號(hào)和差模信號(hào)是指差動(dòng)放大器雙端輸入時(shí)的輸入信號(hào)。
共模信號(hào):雙端輸入時(shí),兩個(gè)信號(hào)相同。
差模信號(hào):雙端輸入時(shí),兩個(gè)信號(hào)的相位相差180度。
任何兩個(gè)信號(hào)都可以分解為共模信號(hào)和差模信號(hào)。
設(shè)兩路的輸入信號(hào)分別為: A,B.
m,n分別為輸入信號(hào)A,B的共模信號(hào)成分和差模信號(hào)成分。
輸入信號(hào)A,B可分別表示為:A=m+n;B=m-n
則輸入信號(hào)A,B可以看成一個(gè)共模信號(hào) m 和差模信號(hào) n 的合成。
其中m=(A+B)/2;n=(A-B)/2。
差動(dòng)放大器將兩個(gè)信號(hào)作差,作為輸出信號(hào)。則輸出的信號(hào)為A-B,與原先兩個(gè)信號(hào)中的共模信號(hào)和差模信號(hào)比較,可以發(fā)現(xiàn):
共模信號(hào)m=(A+B)/2不見(jiàn)了,而差模信號(hào)n=(A-B)/2得到兩倍的放大。
這就是差模放大器的工作原理。
差分信號(hào),有些也稱差動(dòng)信號(hào),用兩根完全一樣,極性相反的信號(hào)傳輸一路數(shù)據(jù),依靠?jī)筛盘?hào)電平差進(jìn)行判決。為了保證兩根信號(hào)完全一致,在布線時(shí)要保持并行,線寬、線間距保持不變。
(注:就是差動(dòng)電路中用到的信號(hào))對(duì)于差分電路,其差分信號(hào)的基準(zhǔn)電平就是共模電壓,基準(zhǔn)電壓之外的大小相等,方向相反的信號(hào)堪稱差模信號(hào),比如lvds基準(zhǔn)電平為1.2V,差分幅度輸出為350mV~400mV,輸入閾值為100mV 理解共模信號(hào)是怎樣產(chǎn)生和怎樣抑制的,必須先理解一般電纜結(jié)構(gòu)中遮罩和接地之間的互感作用。
以下詳細(xì)說(shuō)明了共模信號(hào)的特點(diǎn),回顧了一般電纜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的相關(guān)知識(shí),把遮罩和非遮罩電纜進(jìn)行了對(duì)比,說(shuō)明了在實(shí)際應(yīng)用中典型的接地方式。討論了共模信號(hào)是怎樣產(chǎn)生和怎樣抑制的。
主要集中討論RS485/RS-422電纜和信號(hào),這些內(nèi)容同時(shí)適用於電話、音頻、視頻和電腦網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。
1、共模信號(hào)的定義
以局部共通端或者接地為參考,共模信號(hào)就在雙線電纜的兩根線上出現(xiàn),幅度和相位都相同。很明顯,當(dāng)雙線中的一根接到地時(shí)共模信號(hào)就不會(huì)出現(xiàn)。技術(shù)上共模電壓是平衡電路各導(dǎo)體對(duì)地電壓的向量和的一半,這種信號(hào)可由下面一個(gè)或者多個(gè)因素引起∶
(a)射頻信號(hào)同時(shí)耦合到雙線上 。
(b)驅(qū)動(dòng)電路中信號(hào)公共地端的偏置產(chǎn)生。
(c)發(fā)射和接收端之間存在地電位差 。
後面我們會(huì)更詳細(xì)介紹。然而在進(jìn)行更詳細(xì)的介紹之前有必要先了解不同的電纜結(jié)構(gòu)、信號(hào)地的一般情況和遮罩地的實(shí)際知識(shí)。
2、一般數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)
數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)的主要目的就是把數(shù)據(jù)從一個(gè)地方發(fā)送到另外一個(gè)地方,不管是在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)或者在一定范圍內(nèi),在一定范圍內(nèi)的機(jī)箱和機(jī)箱之間,特定區(qū)域或者建筑內(nèi)的特定區(qū)域之間或者是建筑物之間。
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