技術 / テクニカルガイド
共通モード・差動モードの電気ノイズ
電気的ノイズは、基準に対して両方の導体の電位を変化させることも、両者の電位差を変化させることもあります。これらは異なるモードです。この区別は、実際の通信インターフェース、フィルター、またはコンバーターの接地構成を仮定せずに、信号への干渉を説明するのに役立ちます。
ノイズモードを命名する前に、基準を定義してください。
コモンモード量とディファレンシャルモード量は、選択した導体対を記述するものであり、帰路を無視して使える名称ではありません。
01 / 二つの量
共有電圧と電圧差をそれぞれ説明してください。
同じ選択した基準に対して測定した電圧v1とv2について、コモンモード電圧はvcm = (v1 + v2)/2です。
選択した同じ基準に対して測定した電圧v1とv2について、コモンモード電圧はvcm = (v1 + v2)/2です。ディファレンシャルモード電圧はvdm = v1 − v2であり、その符号は導体の順序によって決まります。
この分解は逆に戻すことができ、v1 = vcm + vdm/2 および v2 = vcm − vdm/2 となります。Analog Devices は、差動信号についてこれら二つの成分を説明しています。コモンモード量が明確な意味を持つためには、共通の基準が必要です。
02 / 変化の例示
同じ量だけ変化すると、差が変わらない場合があります。
仮の計算例では、v1 = 3 Vとv2 = 1 Vから、vcm = 2 Vとvdm = 2 Vが得られます。
仮の計算例では、v1 = 3 V と v2 = 1 V のとき、vcm = 2 V、vdm = 2 V となります。両方に 0.5 V を等しく加えると、vcm は 2.5 V に変わりますが、vdm は 2 V のままです。
これらの数値は数学的な例示にすぎず、MARSTONのポートの動作電圧ではありません。不均等な外乱は、一般に差も変化させます。実際の導体対には、両方のモードが同時に含まれる場合があります。
03 / 結合
外乱は物理的な経路を通じて回路に到達します。
電気的結合と磁気的結合により、組立体の各部間で外乱が伝達される場合があります。
電気的結合と磁気的結合は、組立体の各部分の間で外乱を伝えることがあります。電圧の変化は静電容量を介して結合し、電流や磁束の変化は電圧を誘起することがあります。これらの機構は、形状と周波数に依存します。
コモンモード電流にも帰路が必要であり、その帰路には実際の組立体に分布する寄生容量が含まれる場合があります。ある電圧をコモンモードと呼んでも、それに伴う電流が消えるわけではなく、回路の境界を定めずにすべての経路を説明できるわけでもありません。
04 / 不均衡
共通の外乱が差動成分として現れることがあります。
結合が完全に等しいとするのは、理想化です。
完全に等しい結合は、理想化したものです。二本の導体に異なるインピーダンスや結合がある場合、共通の外乱が異なる影響を生じさせることがあります。その結果生じる差が、共通モード干渉が差動信号に影響し得る理由の一つです。
平衡は該当する電気的経路に関するものであり、単に二本の配線が似て見えるかどうかではありません。非対称性とその周波数依存性を説明することが有用です。このページは、接地の変更、フィルタの配線、または設備の改造を指示するものではありません。
05 / 受信側の応答
除去能力には限界があり、条件に依存します。
差動受信回路は主に差分に応答しますが、同相成分の除去性能には限界があります。
差動受信器は主に差に応答しますが、同相除去能力には限界があります。その応答は周波数や動作条件に依存することがあります。したがって、除去性能の数値は、あらゆる共通の外乱が影響を及ぼさないことを保証するものではありません。
許容入力同相範囲は、同相成分の除去とは別の概念です。デバイスは、適用可能な動作範囲内でのみ評価できます。ここでは、MARSTON機器に特定の受信機の種類、範囲、通信プロトコル、インターフェース機能があるとはしていません。
06 / アセンブリ範囲
モード分析を、コンプライアンスとは区別する。
EMCの対象範囲ガイドでは、エミッション、イミュニティ、およびアセンブリ全体の対象範囲を説明しています。
関連資料: EMCの境界に関するガイド エミッション、イミュニティ、およびアセンブリ全体の対象範囲について説明しています。ノイズモード分解は、その広い主題の中の一つの仕組みを説明するものであり、合格結果を示すものではありません。
フィルターの応答は、モードと接続経路にも依存します。これについて説明しているのは、 LC モデル ガイド. この記事は概念的な関係を示すものであり、実測データ、部品選定、配線手順、またはノイズ抑制が実装されているという主張は含みません。
次の資料も確認してください: LCフィルターの共振:固有周波数と減衰.
次の資料も確認してください: PWMスイッチング周波数、搬送波、基本波.
次の資料も確認してください: 風波形のサンプリング:ナイキスト条件とエイリアシング.
一般的な背景情報: Analog Devices: コモンモード分解、結合、および有限の除去性能。これらの参考資料は業界の考え方を説明するものであり、適用するMARSTONの製品資料やプロジェクト資料とは別のものです。
主な概念と条件。
各量を、その基準、単位、明示された条件と一緒に読んでください。一般的な関係から、特定モデルの値が確定するわけではありません。
| 概念 / 量 | 意味 / 関係 | 条件 / 限界 |
|---|---|---|
| 参照 | v1とv2に共通の原点 | 共通電圧を定義するために必要です。 |
| コモンモード電圧 | (v1 + v2)/2 | 導体対と基準が明示されています。 |
| 差動電圧 | v1 − v2 | 符号は、選択した導体の順序によって決まります。 |
| モード変換 | 外乱に対する不均等な応答 | 経路の不平衡によって差動成分が生じることがあります。 |
| 受信側の挙動 | 除去性能と許容範囲 | それぞれ異なる、条件に依存する機器特性。 |
技術検討上の質問。
共通モードとは、どこでも電圧差がない状態を意味しますか?
いいえ。これは、特定のペアにおける共通の要素を、基準となるものとの関係で説明しています。
両方の電圧が同じように変化すると、どうなりますか?
理想的な分解においては、両者の共通モード電圧が変化するものの、両者の差は変わりません。
両方のノイズモードが同時に発生することは可能ですか?
はい。実際の一対の信号には、共通成分と差動成分が同時に含まれることがあります。
不平衡によって、共通モードの干渉が差動誤差に変換されることはありますか?
はい。不均衡な結合またはインピーダンスは、異なる反応を引き起こす可能性があります。
同相除去は、無制限の耐ノイズ性を意味しますか?
いいえ。除去性能と許容入力範囲には限界があり、条件によって変わります。
これは、実際のプロトコルか、または準拠したMARSTONフィルターを特定するものでしょうか?
いいえ。インターフェース用ハードウェアや規格適合の結果を指定することなく、ノイズの発生機構を説明しています。
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電気ノイズは、基準に対する両導体の電位を変化させることも、両導体間の電位差を変化させることもあります。技術的な検討のために、モデルと該当する運転情報または設計情報を共有してください。