(1) 意外的连接导致模式转换
当连接信号或已经合理设计平衡的电缆(如同轴电缆或LAN电缆)时,将它们连接在一起很正常,这样才不会破坏平衡。但是,一般电路的结构不会考虑平衡,而且很多连接中可能会意外发生模式转换,如图5-3-20(a)所示。图5-3-24给出了常发生这种情况的一个示例。
(2) 扁平电缆或柔性板
如图5-3-24所示带接地层的印刷电路板或数字电路可以被视为相对而言完全不平衡的电路。将扁平电缆或柔性板连接到这样的电路时,如果电缆侧有超小接地的结构,可能就不会完全不平衡。
在这种情况下,流经电缆的部分普通模式信号会转换为共模,出现在电缆或电路板接地上并发射噪声。
(3) 电源电缆或音频电缆
在电源电缆、音频电缆和其它类似电缆中,电源线和接地线的数量基本相同。在结构上而言,这可以被视为平衡电路。当如图5-3-24所示连接到不平衡印刷电路板时,连接区域可能会发生模式转换。
一般而言,只有直流电流或低频会流经这些电缆,因此即使真的发生模式转换,也不会有什么问题。但是,当高频范围噪声流经这些电缆时,可能会因模式转换而产生共模噪声。例如,电源电缆发射开关电源的开关噪声。
在连接了类似这些平衡电路的电缆区域,安装一个适用于共模和普通模式的滤波器,无论是否发生模式转换,都可以消除噪声。
图5-3-24 意外的平衡‐不平衡连接的示例
(4) 连接具有不同接地宽度的MSL
通过图5-3-24中的扁平电缆或柔性板,无法建立足够大的接地,导致既不是平衡也不是非平衡的劣质传输线。印刷电路板也会遇到这种现象。
例如,如果使用MSL作为信号线,信号线下面的接地宽度较小,则不会形成像同轴电缆一样完全不平衡的电路传输线。如果普通模式电流流经这样的线路,接地的电压非常小。
当如图5-3-25所示连接具有不同接地宽度的MSL时,左侧和右侧MSL接地的电压不同,会在接地之间产生电压。
若要抑制共模噪声,必须限制接地宽度,确保左侧和右侧MSL的接地宽度不会改变。或者,使用EMI静噪滤波器提前消除流经信号线的噪声。
可通过电流分配系数概念解释限制接地宽度隐含的理论。更多详细信息,请参考技术资料 [参考文献 5]。
图5-3-25 连接具有不同接地宽度的MSL
5-3. 共模噪声产生 - 重点
接地中产生共模噪声的机制包括
电流驱动型模型
电压驱动型模型
公共阻抗
平衡电路和不平衡电路的连接等
在电子设备设计中必须注意避免使用这些机制。