Andere filters–– 26 ––[Opmerkingen]Dit is het PDF-bestand van tekst nr. TE04EA-1. Nr. TE04EA-1.pdf 98.3.20 Differentiële en common-mode ruis Ruis wordt ingedeeld in twee typen op basis van de geleidingsmodus. Het eerste type is differentiële mode ruis die wordt geleid op de signaal (VCC) lijn en GND lijn in de tegenovergestelde richting naar elkaar. Dit type ruis wordt onderdrukt door een filter te installeren op de warme (VCC) zijde op de signaallijn of voedingslijn, zoals vermeld in het vorige hoofdstuk. Het tweede type is common-mode ruis die wordt geleid op alle lijnen in dezelfde richting. Bij een AC voedingslijn wordt ruis bijvoorbeeld op beide lijnen in dezelfde richting geleid. Bij een signaalkabel wordt ruis op alle lijnen in de kabel in dezelfde richting geleid. Om dit type ruis te onderdrukken, zijn daarom EMI-onderdrukkingsfilters264.1 nodig. Differentiële en common mode ruisLoadSignalsourceNoisesource NLoadSignalsourceNoisesource N■ Differentiële mode ruis ■ Onderdrukkingsmethode van differentiële mode ruisStraycapacitanceStraycapacitanceReference ground surface LoadSignalsourceNoisesource NSignalsourceNoisesourceStraycapacitanceStraycapacitanceReference ground surfaceOnderdrukt ruis.LoadNReference ground surfaceNLijn bypasscondensatorMetalen omhulselSignalsourceNoisesourceLoad■ Common mode ruis ■ Onderdrukkingsmethode van common mode ruis (1)■ Onderdrukkingsmethode van common mode ruis (2)worden geïnstalleerd op alle lijnen waarop ruis wordt geleid.In de hierboven getoonde voorbeelden worden de volgende twee onderdrukkingsmethoden toegepast.1. Ruis wordt onderdrukt door een inductor te installeren op respectievelijk de signaallijn en de GND-lijn.2. Een metalen omhulsel wordt met behulp van een condensator verbonden met de signaallijn. Zo wordt ruis in de volgende volgorde teruggestuurd naar de ruisbron; signaal-/GND-lijnen ➝ condensator ➝ metalen behuizing ➝ strooicapaciteit ➝ ruisbron.4. Andere filters–– 27 ––[Opmerkingen]Dit is het PDF-bestand van tekst nr.TE04EA-1. Nr.TE04EA-1.pdf 98.3.20Ruisonderdrukking door CommonMode-smoorspoelen (1) Common-mode-smoorspoelen worden gebruikt om common-moderuis te onderdrukken. Dit type spoel wordt geproduceerd door de signaal- of voedingsdraden om één ferrietkern te wikkelen.Omdat magnetische flux door de ferrietkern stroomt, werken common-mode-smoorspoelen als een inductor tegen common-modestroom.Dienovereenkomstig biedt het gebruik van een common-mode-smoorspoel een grotere impedantie tegen common-modestroom en is het effectiever voor common-mode-ruisonderdrukking dan het gebruik van meerdere normale inductoren.274.2. Ruisonderdrukking door common mode-smoorspoelenCommon mode-smoorspoelen werken als een eenvoudige draad tegen differentiële modusstroom (signaal), terwijl ze werken als een inductor tegen common mode-stroom (ruis).Common mode-stroomNormale modusstroomMagnetische flux veroorzaakt door differentiële modusstroom heffen elkaar op en er wordt geen impedantie geproduceerd.Magnetische flux veroorzaakt door common mode-stroom wordt geaccumuleerd, waardoor impedantie ontstaat.(b) Equivalent circuit (a) StructuurCommon mode-smoorspoelen zijn geschikt voor common mode-ruisonderdrukking omdat een spoel met een grote impedantie gemakkelijk wordt bereikt.(c) Effect tegen common mode-ruisOmdat magnetische flux veroorzaakt door common mode-stroom wordt geaccumuleerd, wordt een hoge hoeveelheid impedantie geproduceerd.(1) Wanneer twee normale inductoren worden gebruikt (2) Wanneer een common mode-smoorspoel wordt gebruiktZ RuisbronZwerfcapaciteitZwerfcapaciteitBelastingReferentie grondoppervlakZNruisbronZwerfcapaciteitZwerfcapaciteitBelastingReferentie grondoppervlakZZN4. Andere filters–– 28 ––[Opmerkingen]Dit is het PDF-bestand van tekst nr. TE04EA-1. Nr. TE04EA-1.pdf 98.3.20Ruisonderdrukking door CommonMode-smoorspoelen (2)284.2. Ruisonderdrukking door common mode smoorspoelen(d) Effect op differentiële modusstroomOmdat magnetische flux veroorzaakt door differentiële modusstroom elkaar opheft, wordt er geen impedantie geproduceerd. Een afname van de impedantie als gevolg van magnetische verzadiging treedt niet snel op, zelfs niet als de stroomsterkte groot is.Common mode smoorspoelen zijn geschikt voor ruisonderdrukking op lijnen met grote stroomsterktes, zoals AC/DC-voedingslijnen. De vervorming van de golfvorm is minder.Common mode smoorspoelen zijn geschikt voor ruisonderdrukking op lijnen waar signaalgolfvormvervorming een probleem vormt, zoals videosignaallijnen.(1) Wanneer twee inductoren worden gebruikt (2) Wanneer een common mode smoorspoel wordt gebruikt+-Ingangsgolfvorm(vóór filtering)Uitgangsgolfvorm(na filtering)Uitgangsgolfvorm(na filtering)+-1 10 100 1000Frequentie (MHz)Impedantie (Ω)10000100010010100000PLM250H10PLM250S20PLM250S30PLM250S40PLM250S50(Differentiële modus)H10S20S30S40S50(Common mode)(e) Voorbeelden van impedantiekarakteristieken van DC common mode smoorspoelen Omdat magnetische flux in de ferrietkern wordt opgeheven, wordt er geen impedantie geproduceerd voor differentiële modusstroom. Het magnetische verzadigingsprobleem is klein. Common mode smoorspoelen zijn geschikt voor common mode ruisonderdrukking op lijnen met een grote stroomsterkte, zoals AC/DC-voedingslijnen. Omdat ze de signaalvorm niet beïnvloeden, zijn ze ook geschikt voor common mode ruisonderdrukking op lijnen waar signaalvormvervorming een probleem veroorzaakt, zoals videosignaallijnen. De bovenstaande grafiek toont voorbeelden van impedantiekarakteristieken van DC common mode smoorspoelen. Werkelijke kenmerken bevatten ook differentiële modusimpedantie, en dit moet in overweging worden genomen bij het gebruik van common mode-smoorspoelen in circuits waar de signaalgolfvorm significant is. De vervorming van de golfvorm is groot De vervorming van de golfvorm is klein4. Andere filters–– 29 ––[Opmerkingen]Dit is het PDF-bestand van tekst nr. TE04EA-1. Nr. TE04EA-1.pdf 98.3.20Voorbeeld van ruisonderdrukking in DC-circuitDe bovenstaande tekening toont een voorbeeld van ruisonderdrukking in het DC-circuit.DC-voedingsingangssectieEen common mode-smoorspoel is geïnstalleerd in de ingangssectie van de DC-voedingslijn om common mode-ruis te onderdrukken.(Deze spoel kan worden vervangen door twee ferrietkraalinductoren.) Differentiële mode-ruis wordt onderdrukt door een drieterminalcondensator en ferrietkraalinductor in de voedingslijn te installeren.Video-signaaluitgangssectieCommon mode-ruis die naar de video-signaaluitgangssectie wordt verzonden, wordt onderdrukt door een common mode-smoorspoel te gebruiken.294.3. Voorbeeld van ruisonderdrukking met behulp van common mode-smoorspoelenVideosignaaluitgangCommon mode-smoorspoelOnderdrukt common mode-ruis.Common mode-smoorspoelOnderdrukt common mode-ruis.FerrietkraalinductorOnderdrukt differentiële mode-ruis.DC-voedingsingangssectieDrie-aansluitingscondensatorOnderdrukt differentiële mode-ruis.4. Andere filters–– 30 ––[Opmerkingen]Dit is het PDF-bestand van tekst nr.TE04EA-1. Nr.TE04EA-1.pdf 98.3.20Voorbeeld van ruisonderdrukking opAC-voedingslijnSchakelvoedingsbelastingCommon mode-smoorspoelOnderdrukt common mode-ruis.Lijnbypasscondensator (Y-condensator)Onderdrukt common mode-ruis.Dwars-de-lijncondensator (X-condensator)Onderdrukt differentiële mode-ruis.Dwars-de-lijncondensator (X-condensator)Onderdrukt differentiële mode-ruis. De bovenstaande tekening toont een voorbeeld van ruisonderdrukking op een AC-voedingslijn.Common mode-ruis wordt onderdrukt door gebruik te maken van een common mode-smoorspoel en condensator (lijnbypasscondensator of Y-condensator) die tussen elke lijn en de metalen behuizing is geïnstalleerd. De Y-condensator retourneert ruis naar de ruisbron in de volgende volgorde: Y-condensator ➝ metalen behuizing ➝ strooicapaciteit ➝ ruisbron. Differentiële mode-ruis wordt onderdrukt door condensatoren (X-condensatoren) over de voedingslijn te installeren.304.3. Voorbeeld van ruisonderdrukking door gebruik te maken van common mode-smoorspoelen