共模与差模信号解析：区别与噪声抑制

"本文主要介绍了共模和差模信号的概念，以及它们在电磁兼容(EMC)中的影响，特别是对于无屏蔽对绞线通信系统。文章指出，理解这两种信号的区别对于设计高效抗干扰的电子系统至关重要。" 共模和差模信号是电气工程中重要的概念，尤其是在信号传输和噪声抑制领域。共模信号是指在同一电路的两个相对导体上，信号电压相对于公共参考点（通常是地）具有相同的幅度和相位，这意味着它们在负载两端没有电压差，不会驱动负载电流。例如，当V1 = V2 = VCOM时，这种信号不会通过负载传递信息，但在电缆系统中可能会引起电磁辐射，导致射频干扰。 相比之下，差模信号是在同一电路的两个相对导体上，信号电压具有相反的相位和相等的幅度，使得V1 = -V2。在这种情况下，负载两端存在电压差，因此电流会流经负载，传递信息。差模信号是通信系统中期望的信号形式，因为它能有效地传输数据而不会产生显著的电磁辐射。 在实际的通信系统，如局域网(LAN)和无线收发机中，通常使用差模器件来确保信号的有效传输。无屏蔽对绞线由于其特殊的结构，能有效降低由差模信号产生的电磁干扰，因为对绞线中的电流会产生相互抵消的磁场。 然而，共模信号虽然不会通过负载传递信息，但它们在无屏蔽对绞线中容易引起电磁辐射，成为射频干扰(RFI)的主要来源。这是因为共模电流通过电缆和地之间的寄生电容流到地线，形成变化的电位差，进而发射电磁波。 为了减少共模干扰，工程师通常会在系统中使用变压器、共模扼流圈或自耦变压器，这些元件能够提供一种途径来隔离或滤除共模电流，从而降低共模噪音。共模扼流圈就是一个特别设计的电感器，其特性使得差模信号可以通过，而共模信号受到阻碍。 总结来说，共模和差模信号的理解对于设计高效、低噪声的电子系统至关重要。通过合理的设计和适当的噪声抑制技术，可以确保信号的准确传输，同时减少对外部环境的电磁干扰。在处理无屏蔽对绞线时，尤其需要注意共模信号的影响，以提高系统的电磁兼容性(EMC)性能。