(1) 平衡电路和不平衡电路
到现在为止,接地主要被描述为电压基准点,但是在数字电路等不平衡电路中,接地也会作为信号电流的返回路径。
一般而言,传输信号的传输线包括平衡电路和不平衡电路。这两种电路的区别在于相对于接地分配电压的方式,如图5-3-19所示。
图5-3-19展示了当线路电压为1V时接地电压的分配方式。在(a)平衡电路中,每条线路的电压为0.5V,但符号相反。相反,在(b)不平衡电路中,外侧导体电压为0V,而中心导体的电压为1V。如图所示,不平衡电路的特征在于总电压集中于中心导体,但外侧导体电压为0V。
图5-3-19 平衡电路和不平衡电路
(2) 连接具有不同平衡水平的电路
如图5-3-20所示直接连接两个电路,将平衡电路的一条线路连接到不平衡电路的接地,这意味着施加了一半的信号电压。接地中产生了电压并被转换为共模噪声 [参考文献 5]。此时,电路触点从普通模式转换为共模,反之亦然。这就是模式转换 [参考文献 1]。
图5-3-21给出了三种情况下噪声发射的测量结果: 当20MHz时钟信号(a)连接到同轴电缆,(b)连接到平衡电缆和(c)在中间从同轴电缆变换为平衡电缆时。在各种情况下,电缆的长度均为50厘米。如图所示,如果中间不变换电缆,噪声发射的电平很低; 但如果变换了电缆,噪声发射显著增加。这是因为电缆触点处的平衡发生了变化,这种情况会引起共模噪声。
请注意,图5-3-21中噪声电平高于其它测试数据,因此纵轴也相应地改变了。
图5-3-20 连接具有不同平衡水平的线路
图5-3-21 连接平衡电路和不平衡电路时的噪声发射示例
(3) 平衡-不平衡转化电路
这样连接平衡电路和不平衡电路时,通常使用一个被称为平衡-不平衡转化电路的不平衡变压器来防止模式转换 [参考文献 5]。图5-3-22给出了一个转化电路的示例。共模扼流线圈也可以大体上被视为平衡-不平衡转化电路。也常使用电阻网络或特定类型的谐振器。
根据图5-3-21(c)所示的测试,图5-3-23给出了在电缆连接点使用共模扼流线圈的示例。通过使用共模扼流线圈,将噪声发射抑制到约10到20dB的水平,以防止转换为共模。
图5-3-22 平衡-不平衡转化电路的示例
图5-3-23 使用共模扼流线圈抑制噪声的示例