【導(dǎo)讀】在實(shí)際噪聲抑制措施中，噪聲源很少會(huì)直接連接到天線(xiàn)。很多情 況下，在普通模式中產(chǎn)生噪聲，然后被轉(zhuǎn)換為共模。之后，噪聲通過(guò)電子設(shè)備的接地傳輸，并通過(guò)電纜或屏蔽罩作為天線(xiàn)進(jìn)行發(fā)射。因此，需要在噪聲傳輸路徑中考 慮普通模式到共模的轉(zhuǎn)換。
在接收噪聲時(shí)則情況相反。許多噪聲往往是在共模侵入的，但是，當(dāng)電路出現(xiàn)故障或被破壞時(shí)，最終會(huì)變成普通模式。在這種情況下，從共模轉(zhuǎn)換為普通模式就是一個(gè)問(wèn)題。由于噪聲發(fā)射和接收機(jī)制相同，為了便于解釋?zhuān)覀儍H著重于噪聲發(fā)射。
如圖所示，本章節(jié)首先介紹了噪聲通過(guò)導(dǎo)體傳輸存在的兩種模式（共模和普通模式），然后介紹了普通模式到共模的轉(zhuǎn)換。普通模式常常表現(xiàn)為差模。不過(guò)，為了避免與差分信號(hào)混淆，本課程中將其稱(chēng)為噪聲的普通模式。
噪聲的導(dǎo)體傳導(dǎo)
由于噪聲是一種電能，如果連接了導(dǎo)體，噪聲就會(huì)通過(guò)導(dǎo)體傳導(dǎo)。但是，如果導(dǎo)體構(gòu)成一個(gè)類(lèi)似電纜的集束，可通過(guò)兩種不同的方式解釋噪聲傳導(dǎo): 共模和普通模式。其中，共模會(huì)導(dǎo)致很強(qiáng)的無(wú)線(xiàn)電波發(fā)射和接收，并且具有復(fù)雜的機(jī)制，常常對(duì)工程師進(jìn)行噪聲抑制造成問(wèn)題。
本章節(jié)將首先解釋共模和普通模式，然后介紹消除噪聲的EMI靜噪濾波器的基本結(jié)構(gòu)。共模的產(chǎn)生將在下一個(gè)章節(jié)解釋?zhuān)驗(yàn)樗婕耙粋€(gè)特殊概念。
共模噪聲
(1) 電纜作為天線(xiàn)發(fā)射噪聲的示例
圖1中的測(cè)試再現(xiàn)了電子設(shè)備噪聲抑制中經(jīng)常出現(xiàn)的情形。
通過(guò)接口電纜連接電子設(shè)備（噪聲抑制前），測(cè)量電纜作為天線(xiàn)發(fā)射的噪聲。如果沒(méi)有電纜，噪聲電平非常低，如圖1(a)所示。但是，連接了電纜時(shí)，在100MHz到300MHz的頻率范圍內(nèi)噪聲增加，如圖1(b)所示。[page]
可以這樣理解: 在此狀態(tài)下，電子設(shè)備發(fā)射的噪聲從連接器傳導(dǎo)至接口電纜，然后以電纜作為天線(xiàn)進(jìn)行發(fā)射。
圖1 電子設(shè)備電纜發(fā)射噪聲的示例
(2) 研究傳導(dǎo)噪聲的線(xiàn)路
電纜內(nèi)有多根導(dǎo)線(xiàn)。那么，在圖1的測(cè)試中，傳導(dǎo)噪聲的是哪根導(dǎo)線(xiàn)？
一般而言，接口電纜包括接地線(xiàn)，電源線(xiàn)和信號(hào)線(xiàn)等。圖1的情況實(shí)際上是屏蔽電纜，噪聲也可能通過(guò)屏蔽傳導(dǎo)。因此，將具有與接口電纜相同形狀的單根 導(dǎo)線(xiàn)連接至相應(yīng)線(xiàn)路相連的連接器內(nèi)的端子，然后測(cè)量噪聲。測(cè)量結(jié)果如圖2所示。在此我們選擇了速度相對(duì)較低的信號(hào)線(xiàn)作為代表。
參照?qǐng)D2的結(jié)果可以得知，雖然多少有些不同，但無(wú)論連接哪條線(xiàn)路，都會(huì)發(fā)射幾乎與圖1(b)所示趨勢(shì)相同的噪聲。當(dāng)如圖2(d)所示連接到屏蔽接地時(shí)，也會(huì)發(fā)射噪聲。
圖2中的結(jié)果表明，無(wú)論電纜連接到連接器內(nèi)的哪個(gè)端子，都會(huì)引起共同的噪聲。如上所述，通過(guò)電纜內(nèi)導(dǎo)線(xiàn)共同傳導(dǎo)的噪聲被稱(chēng)為共模噪聲。
圖2 研究每根線(xiàn)路發(fā)射成分的結(jié)果
(3) 疊加到接地的噪聲也被稱(chēng)為共模噪聲
相反，電路的接地一般為電壓的基準(zhǔn)點(diǎn)，也就是發(fā)射噪聲最少的地方。如果如圖2(c)，(d)所示噪聲疊加到接地，同樣的噪聲將疊加到電源和信號(hào)。因此，疊加到接地的噪聲有時(shí)也被稱(chēng)為共模噪聲。
盡管共模噪聲是噪聲抑制要處理的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題，但卻是有著復(fù)雜概念和機(jī)制且難以從邏輯上解釋的成分。首先本章節(jié)將介紹共模的成分是如何傳輸?shù)模缓笙乱粋€(gè)章節(jié)將介紹導(dǎo)致共模噪聲的機(jī)制。[page]
噪聲傳導(dǎo)的兩種模式
(1) 共模和普通模式
電路以電流沿路徑流動(dòng)一周為基礎(chǔ)。如果按圖3(a)所示截取電路的一部分作為電纜，電纜有兩根導(dǎo)線(xiàn)，分別供電流進(jìn)入和流出。相同大小的電流以相反的方向相互流動(dòng)。因此，總和始終為零。這種電流流動(dòng)的方式被稱(chēng)為普通模式。
相反，電流可能在電纜內(nèi)的線(xiàn)路中以相同方向流動(dòng)，如圖3(b)所示。這種方式被稱(chēng)為共模。共模是電流的一個(gè)成分，不管什么形狀的線(xiàn)路都承受相同電 壓，電流在圖中向同一方向流動(dòng)。從圖中可得知，此電流是經(jīng)由地線(xiàn)所保持負(fù)載的浮動(dòng)靜電容量泄漏的電流所導(dǎo)致，然后經(jīng)過(guò)地線(xiàn)回到噪聲源。（電流也可能是負(fù)載 和噪聲源之間的直接連接所導(dǎo)致而不經(jīng)過(guò)地線(xiàn)）
圖3 共模和普通模式
(2) 線(xiàn)路很多時(shí)
即使電纜內(nèi)有很多導(dǎo)線(xiàn)共用接地，使電路變得復(fù)雜，只要沒(méi)有繞路或者電流泄漏，整個(gè)電纜中電流總和就會(huì)為零，如圖4(a)所示。這種狀態(tài)也被稱(chēng)為普通模式。如果如上所述有很多線(xiàn)路，每根線(xiàn)路的電流大小不一定要相同。
圖4(b)展示了共模應(yīng)用于相同電路的電流。在這種情況下，導(dǎo)線(xiàn)電流的方向與參照地線(xiàn)的相應(yīng)電壓的方向相同。這就意味著共模下線(xiàn)路電壓為零。因此，共模噪聲具備難以用示波器等一般測(cè)量設(shè)備來(lái)觀(guān)測(cè)的特性。
最終，每條線(xiàn)路上流過(guò)的電流為普通模式和共模的總電流。盡管我們能根據(jù)圖示清楚地描述，但通常很難從每條線(xiàn)路上流過(guò)的電流中區(qū)分這2種。因此，通過(guò)觀(guān)察方法來(lái)推測(cè)噪聲模式對(duì)于抑制噪聲是很重要的。
圖4 線(xiàn)路很多時(shí)
[page]普通模式和差模
(1) 普通模式也稱(chēng)為差模
如圖3所示兩條線(xiàn)路上的普通模式有時(shí)也稱(chēng)為差模。因?yàn)榇颂幱懻摰那闆r也包括線(xiàn)路很多時(shí)的情況（如圖4），我們通常稱(chēng)之為普通模式，只有在特指一對(duì)電線(xiàn)時(shí)（如差分信號(hào)），才稱(chēng)其為差模。
(2) 普通模式也用于電路運(yùn)行
除了噪聲傳導(dǎo)之外，普通模式和共模也用于電路運(yùn)行和信號(hào)傳輸。通常，普通模式用作圖3中的信號(hào)源。
近年來(lái)，差分信號(hào)已經(jīng)用于很多傳輸高頻信號(hào)的電路。正如其名，差分信號(hào)就是通過(guò)差模（普通模式）傳輸信號(hào)。但是，因?yàn)槠渌盘?hào)有時(shí)疊加到傳輸，共模也可能疊加使用。在這種情況下，電纜需要進(jìn)行屏蔽，才能防止共模被發(fā)射并轉(zhuǎn)化為噪聲。
噪聲發(fā)射的影響
(1) 普通模式噪聲發(fā)射
當(dāng)噪聲通過(guò)電纜傳導(dǎo)時(shí)，普通模式會(huì)導(dǎo)致非常少量的噪聲發(fā)射。這是因?yàn)榍斑M(jìn)電流和回流電流分別形成的磁場(chǎng)在觀(guān)察點(diǎn)處相互抵消，如圖5所示。為減少發(fā)射，電纜區(qū)域可采用雙絞線(xiàn)或屏蔽電纜。
電纜連接的印刷電路板有著更寬的導(dǎo)線(xiàn)間距，如圖5所示。在這里，前進(jìn)電流和回流電流的抵消作用被減弱，線(xiàn)路像一根環(huán)形天線(xiàn)一樣。因此，盡管是普通模式，還是會(huì)從此區(qū)域發(fā)射出對(duì)應(yīng)于環(huán)形區(qū)域的噪聲。
即使電纜尚未連接，如圖6所示運(yùn)行電路的電流為普通模式，構(gòu)成電路的線(xiàn)路形成一個(gè)環(huán)路天線(xiàn)，以同樣方式產(chǎn)生的噪聲發(fā)射。因此，為減少印刷電路板發(fā) 射的噪聲，需要設(shè)計(jì)圖案形狀以縮小電流環(huán)路面積。采用了多層線(xiàn)路板的接地層可減小電流環(huán)路的面積，因?yàn)殡娏骺梢灾苯釉谛盘?hào)線(xiàn)下方回流。
圖5 普通模式電流的發(fā)射
圖6 電路電流形成環(huán)路天線(xiàn)
(2) 共模噪聲發(fā)射
與普通模式不同，當(dāng)噪聲在共模下通過(guò)電纜傳導(dǎo)時(shí)，不會(huì)獲得抵消效應(yīng)。如圖7所示，相應(yīng)電流形成的電磁場(chǎng)在測(cè)量點(diǎn)處相互增強(qiáng)。在同樣的電流流動(dòng)下，共模發(fā)射的無(wú)線(xiàn)電波遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于普通模式（可能強(qiáng)1000倍左右）。因此，抑制共模電流對(duì)于減少噪聲發(fā)射非常重要。[page]
共模電流通常經(jīng)由浮動(dòng)靜電容量流動(dòng)（如圖7所示），由于其阻抗高，在低頻范圍內(nèi)電流不會(huì)很大。但是，在高頻范圍內(nèi)，整個(gè)結(jié)構(gòu)作為天線(xiàn)，共模產(chǎn)生的發(fā)射可能會(huì)很強(qiáng)，因?yàn)樽杩菇档停娏骱苋菀琢鲃?dòng)。
此外，普通模式電流是用于電路運(yùn)行的電流模式，不可能通過(guò)濾波器完全消除。相反，共模通常是不必要的成分，因而可以根據(jù)需要通過(guò)濾波器消除。靜噪濾波器的結(jié)構(gòu)將在后文講述。
圖7 共模噪聲的發(fā)射
靜噪濾波器的結(jié)構(gòu)
(1) 通過(guò)電容器和電感器組成低通濾波器
一般而言，使用電容器(C)和電感器(L)在作為噪聲傳輸路徑的電纜的中間及連接點(diǎn)組成一個(gè)低通濾波器，以便阻止噪聲傳導(dǎo)。第6章將詳細(xì)介紹低通濾波器，因此本章只是解釋基本濾波器結(jié)構(gòu)。
(2) 普通模式用濾波器
如圖8所示，可在線(xiàn)路中加入一個(gè)電容器并串聯(lián)阻抗元件（扼流線(xiàn)圈或鐵氧體磁珠等）組成普通模式用濾波器。
普通模式噪聲電流的方向與電路運(yùn)行中電流的方向一致。因此，通過(guò)濾波器消除噪聲時(shí)，也會(huì)同時(shí)消除電路運(yùn)行所需的一些成分。通過(guò)調(diào)整L和C的值，使低通濾波器的截止頻率不會(huì)消除電路運(yùn)行所必須的成分。
此外，如圖8所示，如何使用阻抗元件隨著電路和電纜情況而變化。如果所有線(xiàn)路都像商用電源線(xiàn)一樣以接地為參照漂浮布置，電路會(huì)被視為平衡電路，兩條線(xiàn)路都會(huì)使用阻抗元件。為此，需要保持平衡，使阻抗相同。
如果一側(cè)接地，例如在數(shù)字電路中，電路會(huì)被視為不平衡電路，通常接地不會(huì)使用阻抗元件。但是，如果接地感應(yīng)到噪聲（也就是說(shuō)感應(yīng)到共模噪聲），也可在接地側(cè)使用阻抗元件。
在此，“平衡”和“不平衡”指的是在傳導(dǎo)普通模式時(shí)如何參照地線(xiàn)保持電壓。如果電壓平衡地施加于兩條線(xiàn)路，則可以稱(chēng)之為平衡; 如果電壓集中在一條線(xiàn)路上，則稱(chēng)之為不平衡。不平衡電路的另外一條線(xiàn)路是接地線(xiàn)，幾乎不承受任何電壓。
圖8 普通模式用濾波器結(jié)構(gòu)的示例
[page](3) 共模用濾波器
如圖9所示，將電容器連接到接地（稱(chēng)為Y電容器），組成一個(gè)共模用濾波器。應(yīng)當(dāng)盡可能地使用共模扼流線(xiàn)圈作為阻抗元件。如果電纜中有很多導(dǎo) 線(xiàn)，可以將電纜繞在鐵氧體磁芯上或者將電纜夾在鐵氧體磁心中，形成一種共模扼流線(xiàn)圈，如圖10所示。共模扼流線(xiàn)圈將在下一章中詳細(xì)介紹。
產(chǎn)生共模噪聲時(shí)，噪聲可能會(huì)出現(xiàn)在與Y電容器相連的接地上。這時(shí)，Y電容器的效果減弱，因?yàn)閅電容器沒(méi)有連接到合適的接地。
在這種情況下，需要單獨(dú)構(gòu)建與Y電容器相連的接地點(diǎn)。如圖所示，接地的線(xiàn)路用于構(gòu)成噪聲源噪聲的返回路徑。
圖9 共模用濾波器的基本結(jié)構(gòu)
圖10 使用鐵氧體磁芯的共模扼流線(xiàn)圈
[page](4) 適用于共模和普通模式的濾波器
商用電源線(xiàn)使用的靜噪濾波器通常針對(duì)共模和普通模式的混合噪聲提供措施，因而包括可以處理兩種模式的濾波器。圖11所示為典型的電路結(jié)構(gòu)[參考文獻(xiàn) 4]。此例展示了作為阻抗元件的共模扼流線(xiàn)圈。但是，如果普通模式噪聲很強(qiáng)，阻抗可能會(huì)不足，因此在使用濾波器時(shí)，可以針對(duì)普通模式增加一個(gè)扼流線(xiàn)圈。
圖11 用于消除共模和普通模式的濾波器結(jié)構(gòu)
濾波器靜噪的示例
(1) 通過(guò)商用電源線(xiàn)傳導(dǎo)的噪聲
盡管圖1給出了測(cè)量電子設(shè)備接口電纜所發(fā)射噪聲的示例，但是相對(duì)較低頻率范圍內(nèi)的噪聲傳導(dǎo)卻成為電子設(shè)備電源線(xiàn)面臨的一個(gè)問(wèn)題。在電源線(xiàn)中，共模和普通模式也是問(wèn)題所在。
開(kāi)關(guān)電源是發(fā)射噪聲到電源線(xiàn)的典型噪聲源之一。圖12給出了測(cè)量開(kāi)關(guān)電源噪聲的示例。
交流電源線(xiàn)上的噪聲測(cè)量使用了一種探針，用于測(cè)量如圖12(a)所示電源線(xiàn)上的LISN（Line Impedance Stabilizing Network: 線(xiàn)路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)）噪聲，并測(cè)量通過(guò)電源線(xiàn)傳導(dǎo)的噪聲。此處，在去除內(nèi)置于開(kāi)關(guān)電源靜噪濾波器的情況下進(jìn)行測(cè)試。測(cè)量的頻率范圍為150kHz到 30MHz，使用了頻譜分析儀測(cè)量峰值。
如圖12(b)的測(cè)量結(jié)果所示，在150kHz的整數(shù)倍處觀(guān)察到了強(qiáng)烈的噪聲; 150kHz是開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率。因?yàn)閳D表中的頻率軸為對(duì)數(shù)，在超過(guò)1MHz的高頻率范圍內(nèi)噪聲間隔似乎更小。但是，仔細(xì)觀(guān)察就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)范圍內(nèi)的間隔也是150kHz。
圖12 測(cè)量開(kāi)關(guān)電源噪聲的示例
[page](2) 噪聲模式的分離
圖12中所示的測(cè)量結(jié)果表示了每條線(xiàn)路到接地的電壓。盡管測(cè)量結(jié)果顯示為Va和Vb，但在兩條線(xiàn)路上觀(guān)察到了幾乎相同電平的噪聲。這就是觀(guān)察共模和普通模式的混合。通常噪聲規(guī)定會(huì)設(shè)定一個(gè)電壓限值。
如果您使用特定的LISN（如支持CISPR 16的LISN），可以分別觀(guān)察到噪聲中的共模和普通模式。圖13顯示了從圖12的測(cè)量結(jié)果中分離出來(lái)的結(jié)果。在圖中，Sym（對(duì)稱(chēng)）表示普通模式，而Asym（不對(duì)稱(chēng)）表示共模。
圖13的測(cè)量結(jié)果表明，普通模式在開(kāi)關(guān)電源的較低頻率范圍內(nèi)更強(qiáng)，而共模在較高頻率范圍內(nèi)更強(qiáng)。這種趨勢(shì)在開(kāi)關(guān)電源中很常見(jiàn)。
圖13 分離共模和普通模式進(jìn)行測(cè)量的示例
(3) 驗(yàn)證靜噪濾波器的效果
圖14展示了驗(yàn)證圖11所示靜噪濾波器的各個(gè)遠(yuǎn)件對(duì)于圖13所示開(kāi)關(guān)電源噪聲的效果如何的結(jié)果。
圖14(a)給出了連接圖11所示所有組件時(shí)的測(cè)量結(jié)果。相比圖13(b)中未使用這些元件時(shí)的測(cè)量結(jié)果，噪聲得到了很好地抑制。
圖14(b)到(d)顯示了逐個(gè)減去圖11所示靜噪濾波器元件時(shí)的結(jié)果。可以得知，X電容器主要對(duì)普通模式有效，Y電容器主要對(duì)共模有 效，而共模扼流線(xiàn)圈對(duì)兩種模式都有效。因此，可以確定，對(duì)于消除本示例中所示普通模式和共模的混合噪聲，這三個(gè)元件都是不可或缺的。
(4) 在完全消除噪聲后減去某元件可輕易看出其效果
一般而言，即使逐個(gè)連接每個(gè)元件，也很難成功地觀(guān)察到噪聲抑制的效果，因?yàn)槲⑷踉肼暤娜魏胃淖兌急粡?qiáng)烈噪聲所掩蓋。因此，首先創(chuàng)建如圖 14(a)所示的噪聲抑制狀態(tài)，然后逐個(gè)減去各個(gè)元件，以便驗(yàn)證每個(gè)元件的效果，從而輕易判定每個(gè)元件的作用和必要性。這種方法不僅適用于檢查傳 導(dǎo)的噪聲，而且也適用于針對(duì)發(fā)射的噪聲采取措施時(shí)驗(yàn)證各元件的有效性。[page]
盡管可能出乎您的意料，但共模扼流線(xiàn)圈也在消除圖14(c)普通模式中發(fā)揮了作用。這是因?yàn)楣材６罅骶€(xiàn)圈包括了針對(duì)普通模式的較小電感。電源使用共模扼流線(xiàn)圈時(shí)，較小的電感有時(shí)會(huì)以這種方式對(duì)普通模式產(chǎn)生影響。共模扼流線(xiàn)圈解釋中將介紹進(jìn)一步的詳細(xì)信息。
圖14 觀(guān)察不同噪聲濾波器的效果
差分信號(hào)的共模噪聲
(1) 差分信號(hào)的傳輸
近年來(lái)，差分信號(hào)更加普遍地用于高速數(shù)字傳輸，如USB等。差分信號(hào)包含共模噪聲，但與之前所解釋的稍有差別。
差分信號(hào)向1對(duì)線(xiàn)路的每條線(xiàn)路施加一個(gè)反相信號(hào)（如圖15所示），接收器側(cè)通過(guò)線(xiàn)路電壓接收信號(hào)。如果這兩個(gè)電流相互對(duì)稱(chēng)，電流成分只是普通模式，因此根據(jù)圖5所示的機(jī)制會(huì)導(dǎo)致較小的噪聲。
此外，如果從外側(cè)接收到噪聲感應(yīng)，則不太可能受到影響。后文將會(huì)講到，這是因?yàn)閺耐鈧?cè)感應(yīng)到電纜的噪聲為共模，不會(huì)導(dǎo)致接收器的線(xiàn)路之間存在任何電壓。[page]
圖15 差分信號(hào)的信號(hào)波形
(2) 差分信號(hào)中產(chǎn)生的共模噪聲
但是，如果兩條線(xiàn)路所傳輸信號(hào)有輕微的不平衡，則不平衡的成分會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)楣材！Ｈ鐖D16所示，導(dǎo)致不平衡的因素包括:
(a)上升或下降的時(shí)間偏差
(b)上升和下降的速度偏差
(c)電壓或電流的大小偏差
(d)疊加的共模噪聲
您可能會(huì)說(shuō)(a)到(c)是形成信號(hào)波形時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題而不是噪聲問(wèn)題（稱(chēng)為信號(hào)完整性: SI）。了驅(qū)動(dòng)器，接收器的IC原因以外，還可能是因?yàn)閷?dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度的差別，導(dǎo)線(xiàn)彎曲或者終端電阻器阻抗的差別導(dǎo)致信號(hào)波形產(chǎn)生不平衡。如上所述，觀(guān)察到因信 號(hào)波形不平衡導(dǎo)致的共模噪聲，其形式為噪聲頻譜中信號(hào)頻率的諧波。
(d)常出現(xiàn)于外部噪聲施加到驅(qū)動(dòng)器，接收器的電源及接地時(shí)。盡管噪聲可能看似信號(hào)諧波，但卻會(huì)在與信號(hào)頻率完全不相關(guān)的頻率處產(chǎn)生。
如果這些成分通過(guò)電纜傳導(dǎo)，共模電流流過(guò)，則會(huì)成為噪聲發(fā)射的原因。
圖16 導(dǎo)致共模的因素
[page](3) 如何抑制差分信號(hào)中的噪聲
如圖17所示，共模扼流線(xiàn)圈用于阻止這樣的共模電流，并抑制圖16(a)到(c)中信號(hào)波形的不平衡。通常用在驅(qū)動(dòng)器側(cè)。但是，如果噪聲在接收器側(cè)產(chǎn)生，也可用在接收器側(cè)。
此處使用的共模扼流線(xiàn)圈要選擇能輕微衰減差模的元件，使其不會(huì)給差分信號(hào)造成負(fù)面影響。
除了共模扼流線(xiàn)圈，也使用屏蔽電纜來(lái)抑制差分信號(hào)中的噪聲。信號(hào)對(duì)區(qū)域可使用兩根同軸電纜。
對(duì)于圖16(d)中的噪聲，信號(hào)對(duì)區(qū)域也可使用共模扼流線(xiàn)圈或屏蔽。但是，如圖17所示針對(duì)驅(qū)動(dòng)器或接收器IC的電源使用EMI靜噪濾波器更加有效。
圖17 針對(duì)差分信號(hào)使用共模扼流線(xiàn)圈
噪聲接收和模式轉(zhuǎn)換
(1) 噪聲在被電纜接收時(shí)變成共模
前面講述了電纜發(fā)射噪聲的情況。與此相反，當(dāng)電纜接收噪聲時(shí)，一般意味著電纜內(nèi)的導(dǎo)線(xiàn)在共模下感應(yīng)到了噪聲，如圖18。
如果是共模，線(xiàn)路電壓為零; 如果信號(hào)如圖所示被線(xiàn)路電壓接收，則電路可以正常運(yùn)行。因此，即使電纜接收了噪聲，只要接收器通過(guò)電壓運(yùn)行，就不會(huì)造成噪聲干擾。
圖18 噪聲感應(yīng)到電纜
(2) 噪聲模式的轉(zhuǎn)換
但是，在現(xiàn)實(shí)世界中，當(dāng)噪聲進(jìn)入電纜時(shí)，會(huì)產(chǎn)生各種干擾。以前的一個(gè)例子是，無(wú)線(xiàn)電波進(jìn)入電話(huà)線(xiàn)導(dǎo)致無(wú)線(xiàn)電廣播干擾電話(huà)聲音。為什么會(huì)出現(xiàn)這種干擾？
在很多情況下，共模在電纜到電路的連接點(diǎn)處轉(zhuǎn)換為普通模式。如果每條線(xiàn)路(Z1)的阻抗與地線(xiàn)(Z2)的阻抗存在差異（圖19(a)），就會(huì)造成接收器所接收共模電壓的差異，進(jìn)而導(dǎo)致線(xiàn)路之間的噪聲電壓。在這種情況下，可以說(shuō)共模被部分轉(zhuǎn)換為普通模式。[page]
(3) 不平衡終端阻抗導(dǎo)致模式轉(zhuǎn)換
Z1和Z2并不意味著這些元件實(shí)際存在，它們僅表示浮動(dòng)靜電容量等形成的阻抗。因此，如果這些位置連接了終端電阻器，且其阻抗已經(jīng)提前調(diào)整為一致，則可能會(huì)減少普通模式的轉(zhuǎn)換。
如圖19(b)所示，如果信號(hào)被一側(cè)已接地的電路接收，一半的噪聲將會(huì)轉(zhuǎn)換為普通模式。這就意味著噪聲可輕易進(jìn)入不平衡的接收器電路，如數(shù)字電路。將電纜連接到這樣的電路時(shí)，就需要一個(gè)濾波電路；濾波電路將在后文中講述。
(4) IC內(nèi)可能發(fā)生模式轉(zhuǎn)換
即使不發(fā)生到普通模式的轉(zhuǎn)換，如果共模很強(qiáng)大，也可在接收器IC內(nèi)轉(zhuǎn)換為普通模式。IC消除共模的性能由指數(shù)CMRR（Common-Mode Rejection Ratio: 共模抑制比）來(lái)表示。
為防止轉(zhuǎn)換為普通模式，終端電阻器的值如圖所示相互匹配，以確保阻抗之間對(duì)接地不會(huì)造成任何偏差。此外，要為接收器選擇CMRR較高的IC。
圖19 共模轉(zhuǎn)換為普通模式
(5) 防止模式轉(zhuǎn)換
當(dāng)平衡電纜，如電話(huà)線(xiàn)、LAN電纜及電源線(xiàn)等連接到電路時(shí)，噪聲模式可以如圖19(b)所示輕易轉(zhuǎn)換，因?yàn)楹芏嚯娮与娐范际遣黄胶怆娐贰Ｈ粢乐惯@種情況，有如下兩種方法:
(i)使用平衡-不平衡變壓器或者共模扼流線(xiàn)圈等提供平衡與不平衡間的轉(zhuǎn)換，以保持阻抗平衡。
(ii)通過(guò)靜噪濾波器消除產(chǎn)生的普通模式噪聲。
(i)是在電纜和電路間加入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換電路的方法，如圖20(a)和(b)所示。這樣的電路用于連接通信電纜。
(ii)使用了電容器和阻抗元件（鐵氧體磁珠），如圖20(c)。盡管這只是權(quán)宜之計(jì)，但可以通過(guò)相對(duì)便宜的元件消除噪聲干擾。[page]
圖20 防止噪聲接收的連接示例
共模和普通模式的特征
(1) 普通模式噪聲的產(chǎn)生取決于電路運(yùn)行
當(dāng)電路運(yùn)行時(shí)，電流在普通模式下流動(dòng)。因此，電路運(yùn)行自然而然地產(chǎn)生普通模式噪聲。例如，打開(kāi)和關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)造成的浪涌，或者數(shù)字信號(hào)中包含的諧波成分，在產(chǎn)生后就會(huì)立即導(dǎo)致普通模式。
這可以理解為，當(dāng)噪聲傳輸路徑中電流出現(xiàn)輕微不平衡時(shí)，成分以共模的形式出現(xiàn)。
(2) 屏蔽對(duì)共模噪聲可能無(wú)用
若要使屏蔽（特別是靜電屏蔽）發(fā)揮作用，就需要連接到接地。但是，如果產(chǎn)生共模噪聲，噪聲通常也會(huì)越過(guò)屏蔽的接地。因此，共模電流也會(huì)流經(jīng)屏蔽并從作為天線(xiàn)的屏蔽發(fā)射噪聲。
前已述及，將屏蔽連接到傳導(dǎo)共模的接地?zé)o法屏蔽噪聲。若要使屏蔽發(fā)揮作用，首先就需要搭建可靠的接地。這就是非常難以抑制共模噪聲的原因。
(3) 如何屏蔽共模噪聲
若要搭建使屏蔽發(fā)揮作用的可靠接地，就要建立起屏蔽罩將噪聲源和浮動(dòng)靜電容量圍住（圖21），然后屏蔽罩本身作為接地。（這被稱(chēng)為“法拉第籠”）
這時(shí)，共模電流的回流路徑經(jīng)過(guò)屏蔽而不是大地。在這種狀態(tài)下，可以認(rèn)為共模噪聲已經(jīng)被消除了。這是因?yàn)橛^(guān)察整個(gè)電纜（包括屏蔽）時(shí)，總電流變?yōu)榱恪?br /> 盡管這種屏蔽結(jié)構(gòu)是理想的，但一般會(huì)規(guī)模較大且價(jià)格不菲。
圖21 可以消除共模的屏蔽結(jié)構(gòu)示例
(4) 共模連接到哪里？
關(guān)于圖3(b)中共模噪聲源或浮動(dòng)靜電容量的連接點(diǎn)，不必在電路內(nèi)布置一個(gè)特定的連接點(diǎn)。但是，因?yàn)榻拥赝ǔＪ请娐分凶畲蟛糠智視?huì)成為電壓基準(zhǔn)點(diǎn)，可以考慮將其連接至接地。
因此，在接地對(duì)大地有電壓的狀態(tài)下，可以說(shuō)共模噪聲被感應(yīng)了。
(5) 觀(guān)察共模和普通模式
通過(guò)使用能夠抓牢整個(gè)電纜的電流探針，可以確定共模噪聲是否在電纜中流動(dòng)。普通模式電流不會(huì)造成電流探針有任何輸出。
相反，共模噪聲的線(xiàn)路電壓始終為零。因此，使用差動(dòng)探針測(cè)量線(xiàn)路電壓時(shí)，探針通過(guò)排除共模測(cè)量普通模式電壓。
