5-2-8 噪声接收和模式转换

(1) 噪声在被电缆接收时变成共模

前面讲述了电缆发射噪声的情况。与此相反,当电缆接收噪声时,一般意味着电缆内的导线在共模下感应到了噪声,如图5-2-18。

如果是共模,线路电压为零; 如果信号如图所示被线路电压接收,则电路可以正常运行。因此,即使电缆接收了噪声,只要接收器通过电压运行,就不会造成噪声干扰。

Noise induction to cable

图5-2-18 噪声感应到电缆

(2) 噪声模式的转换

但是,在现实世界中,当噪声进入电缆时,会产生各种干扰。以前的一个例子是,无线电波进入电话线导致无线电广播干扰电话声音。为什么会出现这种干扰?

在很多情况下,共模在电缆到电路的连接点处转换为普通模式。如果每条线路(Z1)的阻抗与地线(Z2)的阻抗存在差异(图5-2-19(a)),就会造成接收器所接收共模电压的差异,进而导致线路之间的噪声电压。在这种情况下,可以说共模被部分转换为普通模式 [参考文献 1]。

(3) 不平衡终端阻抗导致模式转换

Z1和Z2并不意味着这些元件实际存在,它们仅表示浮动静电容量等形成的阻抗。因此,如果这些位置连接了终端电阻器,且其阻抗已经提前调整为一致,则可能会减少普通模式的转换。

如图5-2-19(b)所示,如果信号被一侧已接地的电路接收,一半的噪声将会转换为普通模式。这就意味着噪声可轻易进入不平衡的接收器电路,如数字电路。将电缆连接到这样的电路时,就需要一个滤波电路;滤波电路将在后文中讲述。

(4) IC内可能发生模式转换

即使不发生到普通模式的转换,如果共模很强大,也可在接收器IC内转换为普通模式。IC消除共模的性能由指数CMRR(Common-Mode Rejection Ratio: 共模抑制比)来表示。

为防止转换为普通模式,终端电阻器的值如图所示相互匹配,以确保阻抗之间对接地不会造成任何偏差。此外,要为接收器选择CMRR较高的IC。

Conversion from common mode to normal mode

图5-2-19 共模转换为普通模式

(5) 防止模式转换

当平衡电缆,如电话线、LAN电缆及电源线等连接到电路时,噪声模式可以如图5-2-19(b)所示轻易转换,因为很多电子电路都是不平衡电路。若要防止这种情况,有如下两种方法:

    (i ) 使用平衡-不平衡变压器或者共模扼流线圈等提供平衡与不平衡间的转换,以保持阻抗平衡。

    (ii) 通过静噪滤波器消除产生的普通模式噪声。

(i)是在电缆和电路间加入平衡-不平衡转换电路的方法,如图5-2-20(a)和(b)所示。这样的电路用于连接通信电缆。

(ii)使用了电容器和阻抗元件(铁氧体磁珠),如图5-2-20(c)。尽管这只是权宜之计,但可以通过相对便宜的元件消除噪声干扰。

Example of connection to prevent noise reception

图5-2-20 防止噪声接收的连接示例


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