導體傳導和共模匯總

5-2.噪聲的導體傳導5-2-1.共模噪聲(1)電纜作為天線發(fā)射噪聲的示例通過接口電纜連接電子設備(噪聲抑制前)，測量電纜作為天線發(fā)射的噪聲。如的示例(2)研究傳導噪聲的線路導線連接至相應線路相連的連接器內的端子，然后測量噪聲。測量結果如圖。的結果(3)疊加到接地的噪聲也被稱為共模噪聲5-2-2.噪聲傳導的兩種模式(1)共模和普通模式為普通模式。經過地線)(2)線路很多時共模噪聲具備難以用示波器等一般測量設備來觀測的特性。5-2-3.普通模式和差模(1)普通模式也稱為差模包括線路很多時的情況(如圖5-2-4)，我們通常稱之為普通模式，只有在特指一對電線時(如差分信號)，才稱其為差模。(2)普通模式也用于電路運行通過差模(普通模式)傳輸信號。但是，因為其它信號有時疊加到傳輸，共模也5-2-4.噪聲發(fā)射的影響(1)普通模式噪聲發(fā)射(2)共模噪聲發(fā)射與普通模式不同，當噪聲在共模下通過電纜傳導時，不會獲得抵消效應。如圖共模發(fā)射的無線電波遠遠強于普通模式(可能強1000倍左右)。因此，抑制共低后文講述。5-2-5.靜噪濾波器的結構(1)通過電容器和電感器組成低通濾波器(2)普通模式用濾波器體磁珠等)組成普通模式用濾波器。。用阻抗元件。但是，如果接地感應到噪聲(也就是說感應到共模噪聲)，也可在的示例(3)共模用濾波器如圖5-2-9所示，將電容器連接到接地(稱為Y電容器)，組成一個共模用濾波0使用鐵氧體磁芯的共模扼流線圈(4)適用于共模和普通模式的濾波器圖5-2-11用于消除共模和普通模式的濾波器結構5-2-6.濾波器靜噪的示例(1)通過商用電源線傳導的噪聲電(2)噪聲模式的分離在圖中，Sym(對稱)表示普通模式，而Asym(不對稱)表示共模。模在較高頻率范圍內更強。這種趨勢在開關電源中很常見。圖5-2-13分離共模和普通模式進行測量的示例(3)驗證靜噪濾波器的效果(4)在完全消除噪聲后減去某元件可輕易看出其效果和必要性。這種方法不僅適用于檢查傳導的噪聲，而且也適用于針對發(fā)射的噪聲采取措施時驗證各元件的有效性。一步的詳細信息。波器的效果5-2-7.差分信號的共模噪聲(1)差分信號的傳輸每條線路施加一個反相信號(如圖5-2-15所示)，接收(2)差分信號中產生的共模噪聲1.(a)上升或下降的時間偏差2.(b)上升和下降的速度偏差3.(c)電壓或電流的大小偏差4.(d)疊加的共模噪聲說(a)到(c)是形成信號波形時出現(xiàn)的問題而不是噪聲問題(稱為信號完(3)如何抑制差分信號中的噪聲到(c)中信號波形的不平衡。通常用在驅動器側。但是，如果噪聲在接收器側產7針對差分信號使用共模扼流線圈5-2-8.噪聲接收和模式轉換(1)噪聲在被電纜接收時變成共模(2)噪聲模式的轉換1的阻抗與地線(Z)的阻抗存在差異(圖5-2-19(a))，就會造成接收器所接收共2分轉換為普通模式[參考文獻1]。(3)不平衡終端阻抗導致模式轉換Z和Z并不意味著這些元件實際存在，它們僅表示浮動靜電容量等形成的阻抗。12會減少普通模式的轉換。(4)IC內可能發(fā)生模式轉換(5)防止模式轉換1.(i)使用平衡-不平衡變壓器或者共模扼流線圈等提供平衡與不平衡間的轉換，以保持2.(ii)通過靜噪濾波器消除產生的普通模式噪聲。(ii)使用了電容器和阻抗元件(鐵氧體磁珠)，如圖5-2-20(c)。盡管這只是權5-2-9.共模和普通模式的特征(1)普通模式噪聲的產生取決于電路運行(2)屏蔽對共模噪聲可能無用若要使屏蔽(特別是靜電屏蔽)發(fā)揮作用，就需要連接到接地。但是，如果產生用，以抑制共模噪聲的原因。(3)如何屏蔽共模噪聲量圍住(圖5-2-21)，然后屏蔽罩本身作為接地。(這被稱為“法拉第籠”)噪聲已經被消除了。這是因為觀察整個電纜(包括屏蔽)時，總電流變?yōu)榱?。盡管這種屏蔽結構是理想的，但一般會規(guī)模較大且價格不菲。共模的屏蔽結構示例(5)觀察共模和普通模式動。5-3.共模噪聲產生，當噪聲通過電纜傳輸時，成分中有普通模式和共模。同時也表明，噪聲電壓的產生以及電子設備接地中噪聲電流的流動被稱為共模噪聲。中。但是，了解這些機制對設計低噪聲電子設備非常有用。5-3-1.產生共模噪聲的示例(1)當電纜連接到時鐘信號接地時250MHz)附近，噪聲發(fā)射增大。 本章節(jié)中還是稱其為MSL。)(2)MSL在接地中也有噪聲(1)高接地阻抗高導致共模噪聲型[參考文獻5,6]。(2)接地線很細時線直接連接到數(shù)字電路)中得到的電平。這表良的基板發(fā)射噪聲的示例(3)接地模式作為偶極子天線就會變成共模噪聲的徑和接地發(fā)射噪聲的示例的模型(4)減少共模噪聲噪聲，可以:1.(i)降低接地阻抗1.?接地線為平板狀2.?在基板下放置金屬板(稱為接地層)并加強接地3.?靠攏接地與信號線(以增加信號線和接地之間的互感)4.?縮短接地線路(縮短返回電流的路徑，必須縮短信號線)2.(ii)減少電流1.?增加負載阻抗2.?使用濾波器去除不需要的高頻率范圍成分(1)在無流動電流情況下產生噪聲(2)共模電流流經浮動靜電容量DM因為此電流為普通模式，噪聲發(fā)射會減弱。這時，在天線中流動的電流會流經浮動靜電容量C，如圖所示。ant(3)接地越寬，共模電壓越低流會流經數(shù)字電路的接地(如圖5-3-8(a)所示)。即使信號電流和接地阻抗都非常小，但由于信號線中存在電壓(噪聲源)，于是產生了電流。在這種情況下，關于接地中產生的共模噪聲電壓，應該作何考慮？通過改動圖5-3-8(b)所示。施加到此模型接地電容C的電壓變成共模電壓。gnd在圖5-3-8(b)中，隨著接地浮動靜電容量C的增加(也就是說接地尺寸增大)gnd而降低，信號線的浮動靜電容量C的減小，共模電壓變小。一般而言，如果增sig大接地尺寸來加強接地，共模噪聲會減少。通過圖5-3-8(b)所示模型就可理解這一點。圖5-3-8將電壓驅動模型應用于數(shù)字電路的示例(4)共模噪聲流經電纜的機制如果我們考慮將電纜接至這樣的接地時，可發(fā)現(xiàn)共模電流會流經電纜(如圖電纜這樣連接到接地，一部分共模電流(如圖5-3-8(a)中箭頭所示)將流過比號線中存在電壓(噪聲源)，共模電流就會流經浮動靜電容量。(5)減少共模噪聲為有效減少電壓驅動型中的共模噪聲(接地中產生電壓)，需要增加C同時降gnd低C也可以通過降低圖5-3-7和圖5-3-8中的C來減少噪聲電流。下面是有sigant效達到這個目的的具體方法:1.(i)穩(wěn)定接地電勢1.?擴大接地且為平板狀(增加Cgnd)2.?靠攏信號線和接地(降低Csig)3.?縮短信號線，避免不必要的突出(降低Cant和Csig)2.(ii)降低電壓1.?降低驅動電壓2.?使用濾波器去除不需要的高頻率范圍3.?在有浮動噪聲源(散熱器)時連接到接地3.(iii)降低噪聲源的浮動靜電容量Cant1.?避免誤將有強烈噪聲的元件靠近導線和金屬。(6)通過加強接地抑制噪聲制共模噪聲布置在噪聲源后面(在轉換為共模之前)，從而有效抑制共模噪聲。此時，還必圖5-3-11在接地不良的基板中使用濾波器抑制噪聲5-3-4.需要考慮的接地結構(1)共模噪聲少的接地允許信號返回電流在信號線下方返回，這樣能減少共模噪聲。接地層覆蓋整個免電源層采用此結構。(2)容易產生共模噪聲的接地示例d(3)接地層有狹縫時號的返回電流，間隙的兩端都會產生電壓。盡管乍看之下個電源層時，就容易產生噪聲。布置具有較多噪聲的信號線(如時鐘信號)，確(4)穿過多個接地層時信號穿過多層基板正反面時，結構如圖所示。若要抑制產生的噪聲，兩層(當噪聲的接地結構示例5-3-5.當線路突出屏蔽時(1)當中心導體突出同軸電纜時突圖5-3-14當同軸電纜端部外露時的共模電流流動化(2)整個屏蔽變成噪聲的天線(3)即使是小孔也會破壞屏蔽a5-3-6.公共阻抗噪聲(1)公共阻抗導致的電路干擾型。(2)減少公共阻抗噪聲1.(a)使用較粗的線，以減少共用區(qū)域內的阻抗2.(b)各電路使用獨立的電源和接地線路，以消除共用區(qū)域3.(c)使用去耦電容器限制電路1電流(3)各電路使用獨立的電源和接地線路(4)單點接地在方法(b)中，接地線從基準點連接到各終端電路，被稱為單點接地(更準確地單點接地的詳細信息，請參考技術資料[參考文獻3,8,9]。(5)去耦電容器5-3-7.連接具有不同平衡水平的傳輸線(1)平衡電路和不平衡電路(2)連接具有不同平衡水平的電路]。此時，電路觸點從普通模式轉換為共模，反之亦然。這就是模式轉不同平衡水平的線路圖5-3-21連接平衡電路和不平衡電路時的噪聲發(fā)射示例(3)平衡-不平衡轉化電路這樣連接平衡電路和不平衡電路時，通常使用一個被稱為平衡-不平衡轉化電路共模扼流線圈也可以大體上被視為平衡-不平衡轉化電路。也常使用電阻網絡或路的示例3-23使用共模扼流線圈抑制噪聲的示例5-3-8.意外的平衡-不平衡連接(1)意外的連接導致模式轉換(2)扁平電纜或柔性板(3)電源電纜或音頻電纜。換，-不平衡連接的示例。措施。eseeseeseeseIntroductiontoElectromagneticCompatibilityClaytonR,PaulJohnWiley&Sons,Inc.1992ACEMI器(EMIFIL?)MurataManufacturingCo.,Ltd.CatalogC09C-2,2014[Japanese]InvestigationoffundamentalEMIsourcemechanismsdrivingcommon-moderadiationfromprintedcircuitboardswithattachedcablesDMHockansonJLDrewniakTHHubingTPVanDorenFShaM.J.WilhelmIEEETransactiononElectromagneticCompatibility,Vol.38,No.4,pp.557-566,November1996PCBDesignforReal-WorldEMIC