在电子设备和电路中，共模干扰和差模干扰是常见的问题。它们可能会对信号质量造成影响，引起数据丢失或传输干扰。了解这两种干扰的特点和影响可以协助我们更好地设计和优化电路，以提高系统性能和可靠性。
一、共模信号和差模信号
通常情况下，电源线包括火线（L）、零线（N）和地线（PE）。
当电压和电流通过导线进行传输时，有两种形式：一种是两根导线分别作为往返线路传输，我们称之为"差模"；另一种是两根导线作为去路，地线作为返回传输，我们称之为"共模"。
如上图所示，蓝色信号是在两根导线内部往返传输的，我们称之为"差模"；黄色信号是在信号与地线之间传输的，我们称之为"共模"。
二、共模干扰与差模干扰
无论何种类型的干扰都可以用共模干扰和差模干扰来表示。
共模干扰发生在导线与地（机壳）之间的传输过程中，属于非对称性干扰。它指的是任何载流导体与参考地之间不希望存在的电位差。
差模干扰发生在两个导线之间的传输过程中，属于对称性干扰。它指的是任何两个载流导体之间不希望存在的电位差。
一般情况下，共模干扰的幅度较大、频率较高，并且可能通过导线产生辐射，从而引起较大的干扰。而差模干扰的幅度较小、频率较低，因此造成的干扰较小。
2.1 共模干扰信号
共模干扰信号的电流可能不完全相等，但它们具有相同的方向（相位）。在电气设备与外部的干扰中，共模干扰占主导地位。外来的干扰也主要表现为共模干扰。尽管共模干扰本身通常不会对设备造成危害，但一旦共模干扰转变为差模干扰，干扰情况就变得严重了，因为所有有用的信号都是差模信号。
2.2 差模干扰信号
差模干扰信号的电流大小相等，但方向（相位）相反。由于线路的分布电容、电感、信号走线阻抗的不连续性以及意外路径上的信号回流，差模电流会转化为共模电流。
2.3 共模干扰产生的原因
电网引入共模干扰电压。
辐射干扰（如雷电、设备电弧、附近电台、高功率辐射源）在信号线上感应出共模干扰。这是因为交变的磁场会产生交变的电流，而地线-零线回路的面积与地线-火线回路的面积不同，两个回路的阻抗也不同，导致电流大小不同。
接地电压的差异，简单来说，即电位差引起了共模干扰。
设备内部线路对电源线造成的共模干扰。
2.4 共模干扰电流
共模干扰通常以共模干扰电流的形式存在。一般情况下，共模干扰电流产生有三个原因：
外部电磁场在电路走线中感应出电压（该电压相对于地是等幅且同相的），由此产生的电流。
由于电路走线两端的器件接地电位不同，在这种接地电位差的驱动下产生的电流。
器件上的电路走线与大地之间存在电位差，从而在电路走线上产生共模干扰电流。
2.5 注意事项
如果电路走线上存在共模干扰电流，会导致电磁辐射增强，对电子和电气产品的元器件产生电磁干扰，从而影响产品的性能指标。
当电路不平衡时，共模干扰电流会转化为差模干扰电流，进而直接影响电路的干扰情况。对于电子和电气产品中的信号线和回路而言，差模干扰电流在电路中的导线环路上流动时，会引起差模干扰辐射。这种环路可以看作是一个小型天线，能够向空间辐射磁场，或者接收磁场。
共模干扰主要集中在1MHz以上。这是因为共模干扰是通过空间感应到电缆上的，而这种感应只有在较高频率下才容易发生。不过也有一种例外情况，当电缆从强磁场辐射源（例如开关电源）旁经过时，也可能感应到较低频率的共模干扰。
三、如何抑制共模干扰
共模干扰作为EMC干扰中最常见且具有较大危害的干扰，我们可以通过滤波来直接抑制它。
通过在电路中串联共模电感，当共模干扰电流通过线圈时，由于其同向性，会在线圈内产生同向的磁场，从而增加线圈的感阻抗，使得线圈表现出高阻抗特性，并产生较强的阻尼效果，以此来衰减共模干扰电流，达到滤波的目的。
当正常差模电流通过共模电感时，电流在相互绕制的共模电感线圈中产生反向磁场并互相抵消，因此对正常的差模电流基本没有衰减作用。
案例：USB信号上的共模干扰抑制方法
对于USB端口，可以采取滤波处理，使用共模电感。
USB传输线上的信号属于差分信号，而干扰源是共模干扰信号。通过在传输线上串联共模电感，可以有效地抑制共模干扰，而对有用的差分信号没有任何衰减。
在USB高速运行时，DM/DP信号线会产生强烈的共模干扰。
通过在电路中添加滤波器-共模电感，可以有效地抑制共模干扰信号的产生。
如果共模干扰源存在于电源回路中，可以使用共模电容来抑制干扰信号。
通过引入共模电容到电路中，共模电容提供了最短的路径，将共模干扰信号旁路，从而抑制共模干扰的产生。
如果电源回路同时存在差模干扰，可以使用差模电容来抑制干扰。
通过引入差模电容到电路中，差模电容提供了最短的路径，将差模干扰信号旁路，从而抑制差模干扰的产生。
关键词：电源管理
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