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共模電感的功能

1、抑制共模噪聲

共模噪聲：指電路中兩根導(dǎo)線（如電源線、信號線）對地（或參考平面）同時存在的同方向、同幅度的干擾信號。

工作原理：共模電感對共模電流呈現(xiàn)高阻抗，通過磁芯的磁場耦合抵消共模噪聲能量，將其反射回源頭或轉(zhuǎn)化為熱量消耗。

2、提供高頻阻抗路徑

在共模噪聲的頻率范圍內(nèi)（通常為幾十kHz至數(shù)百MHz），電感的高阻抗特性可阻斷噪聲傳播路徑，防止其通過電纜或電路輻射出去。

3、隔離干擾

防止外部干擾（如電網(wǎng)浪涌、射頻干擾）通過電源線或信號線進入系統(tǒng)，同時抑制系統(tǒng)內(nèi)部噪聲向外輻射。

4、保持差模信號完整性

對差模信號（有用信號）的阻抗極低，幾乎不影響其傳輸特性。

差分信號/單線信號

差分信號/共模信號

差分傳輸是一種信號傳輸?shù)募夹g(shù)，區(qū)別于傳統(tǒng)的一根信號線一根地線的做法，差分傳輸在這兩根線上都傳輸信號，這兩個信號的振幅相同，相位相反。在這兩根線上的傳輸?shù)男盘柧褪遣罘中盘?。信號接收端比較這兩個電壓的差值來判斷發(fā)送端發(fā)送的邏輯狀態(tài)。在電路板上，差分走線必須是等長、等寬、緊密靠近、且在同一層面的兩根線。

共模信號是作用在差分放大器或儀表放大器同相、反相輸入端的相同信號。例如，平衡線對中引入到兩個平衡端的噪聲電壓。另外一個例子是加在平衡線上的直流電壓（例如：由于信號源與接收器之間的地電位差而產(chǎn)生的直流電平）。

任何兩個信號都可以分解為共模信號和差模信號。共模信號是作用在差分放大器或儀表放大器兩個輸入端的相同信號，通常是由于線路傳導(dǎo)和空間磁場干擾產(chǎn)生的，是不希望出現(xiàn)的信號，差模信號是兩個輸入端信號的相位相差180度。如果共模信號被放大很多，會影響到真正需要放大的差模信號。

差模信號是電路的核心功能載體，需通過濾波保留其完整性；

共模信號是EMI的主要源頭，需通過隔離、屏蔽和濾波徹底抑制；

協(xié)同設(shè)計：結(jié)合差模與共模抑制措施（如π型濾波器），并優(yōu)化PCB布局與接地，是實現(xiàn)高可靠EMC設(shè)計的關(guān)鍵。

(1) 10/100Mbps PHY

應(yīng)用場景：

工業(yè)控制：PLC、傳感器網(wǎng)絡(luò)（如Modbus TCP）

智能家居：智能插座、低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（如Zigbee網(wǎng)關(guān)）

車載診斷：OBD-II接口（100BASE-T1）

(2) 1Gbps PHY

應(yīng)用場景：

消費電子：4K電視、NAS存儲

工業(yè)相機：機器視覺（實時圖像傳輸）

企業(yè)網(wǎng)絡(luò)：千兆交換機、路由器

(3) 2.5G/5G PHY（Multi-Gigabit） 

應(yīng)用場景：

工業(yè)控制：PLC、傳感器網(wǎng)絡(luò)（如Modbus TCP）

智能家居：智能插座、低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（如Zigbee網(wǎng)關(guān)）

車載診斷：OBD-II接口（100BASE-T1）

(4) 10G/25G PHY

應(yīng)用場景：

數(shù)據(jù)中心：服務(wù)器互聯(lián)（SFP+/QSFP28）

5G基站：前傳網(wǎng)絡(luò)（eCPRI over 25G）

超高清視頻制作：8K視頻實時傳輸

(5) 40G/100G及以上 PHY

應(yīng)用場景：

AI/超算集群：GPU/TPU互聯(lián)（InfiniBand替代）

核心骨干網(wǎng)：城域網(wǎng)/跨數(shù)據(jù)中心互聯(lián)

光通信：CPRI/OBSAI光纖前傳

Ⅳ.共模電感的應(yīng)用領(lǐng)域/GROWTH DRIVERS

一、差分信號通信系統(tǒng)

差分信號傳輸依賴兩條相位相反的導(dǎo)線，共模電感可有效抑制共模噪聲，提升信號完整性：

以太網(wǎng)（Ethernet）

千兆以太網(wǎng)（如1000BASE-T）的差分線對（如RJ45接口）中，共模電感濾除高頻共模噪聲，確保高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

USB（Universal Serial Bus）

USB 2.0/3.0的D+/D-差分對使用共模電感，抑制由電源或外部環(huán)境引入的共模干擾，防止數(shù)據(jù)傳輸錯誤。

HDMI/DisplayPort

高速視頻接口的差分信號線（如TMDS通道）中，共模電感減少高頻輻射干擾，提升電磁兼容性（EMC）。

LVDS（低壓差分信號）

顯示屏接口（如LCD、OLED驅(qū)動電路）中，共模電感抑制顯示屏驅(qū)動芯片與主板間的共模噪聲。

二、工業(yè)與車載通信

工業(yè)及車載環(huán)境電磁干擾（EMI）復(fù)雜，共模電感用于保護通信總線：

CAN總線（Controller Area Network）

車載CAN總線中，共模電感濾除引擎點火、電機驅(qū)動等產(chǎn)生的共模噪聲，確保關(guān)鍵控制信號的可靠性。

RS485/RS422

工業(yè)長距離通信中，共模電感防止地電位差和共模噪聲干擾，提升抗干擾能力。

工業(yè)以太網(wǎng)（Profinet、EtherCAT）

工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)中，共模電感抑制電機、變頻器等設(shè)備的高頻噪聲對通信的影響。

三、無線通信模塊

無線通信系統(tǒng)對信號純凈度要求極高，共模電感用于射頻（RF）電路：

Wi-Fi/藍牙模塊

天線饋線和射頻電路中，共模電感抑制共模干擾，減少信號失真和誤碼率。

蜂窩通信（4G/5G模塊）

基站和移動設(shè)備的天線電路中，共模電感減少高頻噪聲對射頻信號的干擾。

四、電源與信號混合系統(tǒng)

在電源與信號共存的系統(tǒng)中，共模電感隔離噪聲路徑：

PoE（Power over Ethernet）

以太網(wǎng)供電系統(tǒng)中，共模電感同時濾除電源和數(shù)據(jù)的共模噪聲，避免相互干擾。

DC/DC轉(zhuǎn)換器

開關(guān)電源的輸入/輸出端，共模電感抑制高頻開關(guān)噪聲通過電源線耦合到通信線路。

五、高速數(shù)字電路

高速數(shù)字信號易受共模噪聲影響，共模電感用于關(guān)鍵信號線：

PCIe（高速串行總線）

PCIe接口的差分信號線中，共模電感降低高速切換引起的共模輻射。

DDR內(nèi)存接口

內(nèi)存數(shù)據(jù)總線上，共模電感抑制高頻噪聲，提升時序穩(wěn)定性。