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電纜上的共模電流產(chǎn)生的原因
點(diǎn)擊次數(shù)：2542 發(fā)布時(shí)間：2009-9-25
解決電纜問(wèn)題的主要方法之一是對(duì)電纜進(jìn)行屏蔽，但是屏蔽電纜應(yīng)該怎樣端接，怎樣的屏蔽電纜才是有效的，等一系列問(wèn)題是普遍關(guān)心而模糊的問(wèn)題。本節(jié)討論電纜的輻射問(wèn)題、以及問(wèn)題的對(duì)策。
電纜的輻射問(wèn)題是工程中zui常見(jiàn)的問(wèn)題之一，90%以上的設(shè)備不能通過(guò)輻射發(fā)射試驗(yàn)都是由于電纜輻射造成的。電纜產(chǎn)生輻射的機(jī)理有兩種，一種是電纜中的信號(hào)電流回路產(chǎn)生的差模輻射，另一種是電纜中的導(dǎo)線上的共模電流產(chǎn)生的。電纜的輻射主要來(lái)自共模輻射。共模輻射是由共模電流產(chǎn)生的，共模電流的環(huán)路面積是由電纜與大地形成的，因此具有較大的環(huán)路面積，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的輻射。共模電流是如何產(chǎn)生的往往是許多人困惑的問(wèn)題。要理解這個(gè)問(wèn)題，首先明確共模電壓是導(dǎo)致共模電流的根本原因，共模電壓就是電纜與大地之間的電壓。從共模電壓出發(fā)，尋找導(dǎo)致共模電流的原因就容易了，而導(dǎo)致一個(gè)問(wèn)題的原因一旦清楚，解決這個(gè)問(wèn)題就不是很困難了。
電纜上的共模電流產(chǎn)生的原因有以下幾點(diǎn)：差模電流泄漏導(dǎo)致的共模電流.即使電纜中包含了信號(hào)回線，也不能保證信號(hào)電流100%從回線返回信號(hào)源，特別是在頻率較高的場(chǎng)合，空間各種雜散參數(shù)為信號(hào)電流提供了第三條，甚至更多的返回路徑。這種共模電流雖然所占的比例很小，但是由于輻射環(huán)路面積大，輻射是是不能忽視的。不要試圖通過(guò)將電路與大地“斷開(kāi)”來(lái)減小共模電流，從而減小共模輻射。將電路與大地?cái)嚅_(kāi)僅能夠在低頻減小共模電流，高頻時(shí)寄生電容形成的通路已經(jīng)阻抗很小。共模電流主要由雜散電容產(chǎn)生。當(dāng)然，如果共模輻射的問(wèn)題主要發(fā)生在低頻，將線路板或機(jī)箱與大地?cái)嚅_(kāi)會(huì)有一定效果。從共模電流產(chǎn)生的機(jī)理可知，減小這種共模電流的有效方法是減小差?；芈返淖杩?，從而促使大部分信號(hào)電流從信號(hào)地線返回。一般信號(hào)線與回線靠得越近，則差模電流回路的阻抗越小。
一個(gè)典型的例子就是同軸電纜，由于同軸電纜的回流電流均勻分布在外皮上，其等效電流與軸心重合，因此回路面積為零，差模阻抗接近為零，幾乎100%的信號(hào)電流從同軸電纜的外皮返回信號(hào)源，共模電流幾乎為零，所以共模輻射很小。另一方面，由于差模電流回路的面積幾乎為零，差模輻射也很小，所以同軸電纜的輻射是很小的。對(duì)于高頻信號(hào)，用同軸電纜傳述可以避免輻射。實(shí)際上，這與我們傳統(tǒng)上用同軸電纜傳輸高頻信號(hào)，以減小信號(hào)的損耗的目的具有相同的本質(zhì)。因?yàn)樾盘?hào)的損耗小了，自然說(shuō)明泄漏的成份少了，而這部分泄漏就是電纜的輻射。線路板的地線噪聲導(dǎo)致的共模電流。信號(hào)地線就是信號(hào)的回流線，因此，地線上的兩點(diǎn)之間必然存在電壓，對(duì)于高頻電路而言，這些就是高頻噪聲電壓，它作為共模電壓驅(qū)動(dòng)電纜上的共模電流，導(dǎo)致共模輻射。各種減小地線阻抗的設(shè)計(jì)方法，可以用來(lái)減小地線上的噪聲，從而減小共模電壓。一種推薦的方法是在電纜端口設(shè)置“干凈地”。所謂干凈地就是這塊地線上沒(méi)有可以產(chǎn)生噪聲的電路，因此地線上的局部電位幾乎相等。