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2025/12/18 12:46:20 网站建设 项目流程

作为硬件工程师,在电路设计、调试(尤其是接口通信、电源系统)中必然会遇到干扰问题,其中差模干扰共模干扰是最核心、最常见的两类干扰。本文将从 “基础定义→物理原理→产生机制→抑制方法→工程实践→衍生拓展” 展开,形成完整的知识体系,助力实际项目落地。

一、核心概念与本质区别

1. 差模干扰(DMI)

  • 定义:干扰信号存在于两根信号线之间(或信号线与返回线之间),与有用信号的传输路径一致,表现为 “differential”(差分)形式。
  • 本质:干扰信号是串联在信号回路中的噪声,相当于在差分信号线(如 A、B 线)之间叠加了一个额外的交流 / 直流信号,导致有用信号的差分电压被扭曲。
  • 形象比喻:如同两个人并排走路(信号线 A、B),干扰是从两人之间推了一把,导致两人相对位置(差分电压)发生偏移,但行走方向(信号传输方向)不变。

2. 共模干扰(CMI)

  • 定义:干扰信号存在于所有信号线与参考地(或机壳地)之间,表现为 “common”(共通)形式,即所有信号线相对于地同时出现相同幅度、相同相位的干扰信号。
  • 本质:干扰信号是并联在信号回路与地之间的噪声,相当于给所有信号线 “抬升” 或 “下拉” 一个相同的电位,导致信号线与地之间的共模电压超标,进而通过 “地环路”“寄生电容” 等耦合为差模干扰影响信号。
  • 形象比喻:如同两个人并排走路(信号线 A、B),干扰是从地面向上顶了两人的脚(或从空中向下压两人的头),两人相对位置(差分电压)暂时不变,但整体相对于地面(参考地)的电位被改变,若两人脚下高度不同(地环路),则会间接产生相对偏移。

3. 核心区别对比表

对比维度

差模干扰(DMI)

共模干扰(CMI)

存在位置

两根信号线之间(信号回路内部)

所有信号线与参考地之间(信号回路外部)

信号形式

差分信号(A-B 之间的电压差)

共通信号(A-GND、B-GND 的电压同步变化)

耦合路径

串联在有用信号回路中

并联在信号回路与地之间

等效电路

信号线之间串联噪声源

信号线与地之间并联噪声源(所有线共享)

常见频率范围

中低频为主(如电源纹波、相邻线耦合)

中高频为主(如电磁辐射、地环路感应)

对电路的影响

直接扭曲有用信号幅度 / 相位

间接通过 “不平衡电路” 转化为差模干扰,或导致地电位浮动

典型场景

电源输出纹波、RS485 总线相邻线串扰、音频线干扰

接地不良导致的地环路、EMC 辐射耦合、

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