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共模电感信号滤波器:护住差分线

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差分信号线上也会出现共模噪声。USB、HDMI、CAN、以太网这类接口,靠两根线的电压差传信息,差模信号是"有用"的部分,共模电流则是两根线上同向流动、经地返回的"无用"部分。共模电感信号滤波器做的,就是放行差模、衰减共模。


结构与电源端的共模电感一致:两组线圈绕在同一磁芯上,串联在差分对的两根线中。差模信号在两根线上方向相反,产生的磁通相互抵消,电感对信号呈现的阻抗很低,信号可以顺利通过;共模电流在两根线上方向相同,磁通相互叠加,电感呈现较高阻抗,共模噪声被衰减。同一只器件对两种电流表现出两种阻抗,这是它不影响信号、又能降噪的原因。

选型先看共模阻抗,而不是感量。这类器件通常以某一频率下的共模阻抗标称,常见测试频率是 100 兆赫。目标噪声频段不同,需要的阻抗曲线也不同:低频段噪声看几十兆赫的阻抗,高频段要看上百兆赫的表现。只看一个点的阻抗不够,还要看曲线在目标频段是否平坦。

差模阻抗与寄生参数同样重要。差模阻抗低,信号衰减小;寄生电容小,对高速信号的边沿影响小。接口速率越高,这两项越敏感,选型时要结合眼图与抖动实测,不能只看阻抗数字。额定电流、直流电阻与耐压,则决定了它能否长期稳定工作。

布局对效果影响很大。器件应靠近接口放置,让共模噪声在进入板内之前被处理;两根信号线要对称走线,避免一边长一边短,破坏共模效果;器件下方的地平面要完整,不要被分割。很多接口整改失败,不是器件选错,而是走线不对称或地平面被切开。

不同接口的关注点也不一样。USB 与 HDMI 速率高,更在意寄生电容与差模阻抗;CAN 与 RS-485 线缆长,共模噪声的频段偏低,要看几十兆赫的阻抗;以太网还要考虑隔离耐压。选型前先确认接口标准与噪声频段,再对阻抗曲线。

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