差模阻抗共模阻抗奇模阻抗偶模阻抗都是些什么鬼？

陆妹

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差模阻抗共模阻抗奇模阻抗偶模阻抗都是些什么鬼？

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                                                                               EDA365原创     作者：何平华

微带线由信号导体、地平面、绝缘介质构成。信号导体和地平面没有导体损耗。

假设电池正负极通过开关连接到这根微带线一端，开关闭合瞬间，相当于阶跃脉冲加到信号导体和地平面之间。

电池要给微带线信号导体与地平面构成的平板分布电容充电，表现为静电场。同时也要给微带线回流分布电感充电，表现为静磁场。

电池化学能转化为无限长微带线中的静电场（上图左）和静磁场（上图右）能量，能量守恒。

由于微带线结构均匀且无限长，充电电流和充电电压都是不变的。那么就象电池接在电阻上一样，电阻阻值等于微带线阻抗。

TDR阻抗测试仪，就是根据这个原理造出来的。

如果两根相同的微带线平行且互相靠近，构成差分线。差分线有两种激励方式，这两种激励方式的横截面电场磁场分布如下：

上左图为差模激励、上右图为共模激励。

红色线为磁场线，黑线线为电场线。

差分线有四种阻抗：

上图分别为偶模阻抗和共模阻抗的定义和测量方法。

偶模阻抗：Zeven =Veven/Ieven

共模阻抗：Zcomm =Vcomm/Icomm

因此：Zeven = 2*Zcomm

上图分别为奇模阻抗和差模阻抗（也称为差分阻抗）

奇模阻抗：Zodd = Vodd/Iodd

差模阻抗：Zdiff =Vdiff/Idiff

因此：Zodd = 0.5*Zdiff

现在终于搞清楚了：这四种阻抗都必须在双线耦合场景。

奇模阻抗：差分信号的单线阻抗，例如：Zodd = 47欧。

偶模阻抗：共模信号的单线阻抗，例如：Zeven = 54欧。

差模阻抗：差分信号的双线阻抗，例如：Zdiff = 94欧。

共模阻抗：共模信号的双线阻抗，例如：Zcomm= 27欧。

如果不考虑耦合，构成差分线的每一根单线阻抗Z0= 50欧，有下式成立：

Z0*Z0 = Zdiff*Zcomm = Zodd*Zeven =2500

差分线必须等幅反相驱动，才能获得最佳共模抑制性能：

差分线对外界的干扰互相抵消；

外界对差分线的干扰也互相抵消；

如果相位有差异，则抵消不干净，称为相位失衡，表现为上图右的红色波形所示的共模干扰。

如果幅度有差异，同样抵消不干净，称为幅度失衡。

失衡的差分线如果接到有源电路，则对有源电路的谐波失真会产生贡献。

出品｜EDA365

作者｜何平华

注：本文为EDA365电子论坛原创文章，未经允许，不得转载

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