1.4 EMC意义上的共模和差模

电压电流的变化通过导线传输时有两种形态，即共模和差模。设备的电源线，信号线等的通信线，与其他设备或外围设备相互交换的通信线路，至少有两根导线，这两根导线作为往返线路输送电力或信号。但在这两根导线之外通常还有第三个导体，这就是“地”。干扰电压和电流分为两种：一种是两根导线分别作为往返线路传输；另一种是两根导线作为去路，地作为返回路传输。前者称为差模，后者称为共模。如图1.28所示，电源、信号源及其负载通过两根导线连接。流过一边导线的电流与另一边导线的电流幅度相同，方向相反。

实际上，干扰源并不一定连接在两根导线之间。由于噪声源有各种形态，所以也有在两根导线与地之间的电压。其结果是流过两根导线的干扰电流幅度不同。如图1.29所示，在加在两线之间的干扰电压的驱动下，两根导线上有幅度相同但方向相反的电流（差模电流）。但如果同时在两根导线与地之间加上干扰电压，两根导线就会流过幅度和方向都相同的电流，这些电流（共模）合在一起经地流向相反方向。一根导线上的差模干扰电流与共模干扰同向，因此相加；另一根导线上的差模噪声与共模噪声反向，因此相减。所以，流经两根导线的电流具有不同的幅度。

考虑一下对地线的电压。如图1.29所示，对于差模电压，一根导线上的电压为U ₁ =U _C +U _Ⅱ ，而另一根导线上的电压为U ₂ =U _C -U _Ⅱ ，因而是平衡的。但共模电压两根导线上相同。所以当两种模式同时存在时，两根导线对地线的电压也不同。

因此，当两根导线对地线电压或电流不同时，可通过下列方法求出两种模式的成分：

在实际的电路中，共模干扰与差模干扰不断相互转换，两根导线终端与地线之间存在着阻抗（这个阻抗应该考虑分布参数的影响）。这两根导线的阻抗一旦不平衡，在终端就会出现模式的相互转换。即通过导线传递的一种模式在终端反射时，其中一部分会变换成另一种模式。另外，通常两根导线之间的间隔较小，导线与地线导体之间距离较大。所以若考虑导线辐射的干扰，与差模电流产生的辐射相比，共模电流辐射的强度更大。

再来看一下产品中存在哪些共模或差模信号。置于EMC测试环境当中的电子产品，通常由PCB、外壳（非金属外壳可以忽略）、电缆等组成，如图1.30所示，图中的参考接地板为高频EMC测试必备。U _AC 是正常工作电压信号，是差模电压；U _BD 是正常工作电压信号，是差模电压；U _CD 存在于PCB的工作地之间，是共模电压；U _DE 存在于PCB的工作地与金属外壳之间，是共模电压；U _EF 存在于金属外壳与参考接地板之间，是共模电压；U _FH 存在于参考接地板与电缆之间，是共模电压；U _EH 存在于金属外壳与电缆之间，是共模电压；电流I _AB 在PCB内部流动，是正常工作信号，是差模电流；I _DC 是I _AB 的回流，大小与I _AB 一样，是差模电流，而I _CD 是由于I _DC （I _AB 的回流）在PCB工作地上流过时产生的压降U _CD 造成的，它会流向金属外壳或参考接地板，再从电缆或其他导体返回，是一种典型的共模电流。I _DE 、I _EH 、I _EF 、I _FH 都是共模电流。

由此可见，对于一个产品来说，其上的共模电流总是流向参考接地板或金属外壳，它是一种“非期望”的电流信号；差模电流总是在产品的PCB内部流动或在PCB之间流动，它是一种“期望”的有用电流信号。共模电压是指引起共模电流的电压，差模电压是指引起差模电流的电压。