１．引言
共模干扰和差模干扰是电子、电气产品上重要的干扰之一，它们可以对周围产品的稳定性产生严重的影响。在对某些电子、电气产品进行电磁兼容性设计和测试的过程中，由于对各种电磁干扰采取的抑制措施不当而造成产品在进行电磁兼容检测时部分测试项目超标或通不过ＥＭＣ测试，从而造成了大量人力、财力的浪费。为了掌握电磁干扰抑制技术的一些特点，正确理解一些概念是十分必要的。共模干扰和差模干扰的概念就是这样一种重要概念。正确理解和区分共模和差模干扰对于电子、电气产品在设计过程中采取相应的抗干扰技术十分重要，也有利于提高产品的电磁兼容性。
２．共模干扰和差模干扰
２．１共模干扰信号和差模干扰信号
对于形形色色的干扰信号对电子、电气设备的影响可用图２－１
的示意图来表示。其中把相线（Ｌ）
与地（Ｅ）和中线（Ｎ）与地（Ｅ）间
存在的电磁干扰（ＥＭＩ）信号称为
共模（Ｃｏｍｍｏｎ Ｍｏｄｅ）干扰信号，即
图２－１中的电压Ｕ１、Ｕ２；对Ｌ、Ｎ线
而言，共模干扰信号可视为在Ｌ线
和Ｎ线上传输的电位相等，相位相
同的噪声信号。把Ｌ线和Ｎ线之间
存在的干扰信号称作差模（Ｄｉｆｆ－
ｅｒｅｎｔｉａｌ Ｍｏｄｅ）干扰信号，也可
把它视为在Ｌ线和Ｎ线上有１８０°
相位差的共模干扰信号。对于任何
电源系统的传导干扰信号，都可用
共模和差模干扰信号来表示；并且
可把Ｌ－Ｅ和Ｎ－Ｅ上的共模干扰信号、
Ｌ－Ｎ上的差模干扰信号看作独立的
骚扰源，把Ｌ－Ｅ、Ｎ－Ｅ和Ｌ－Ｎ看作独
立的网络端口，以便于分析ＥＭＩ信
号和处理有关的滤波网络。
２．２ 共模电流和差模电流
干扰电流在导线上传输时有
两种方式：共模方式和差模方式，
如图２－２所示。一对导线上如流过
差模电流则两条线上的电流大小相
等，方向相反；而一般有用信号也
都是差模电流。一对导线上如流过
共模电流则两条线上的电流方向相
同。干扰电流在导线上传输时既可
以差模方式出现，也可以共模方式
出现。但共模电流只有变成差模电
图２－１ 差模干扰信号和共模干扰
图２－２ 差模电流和共模电流
而产生差模电压，形成干扰。
（２） 共模电流会产生很强的辐射，对周围的电路形成辐射性干扰，而电缆的共模辐射则是设备辐射干扰发射超标的主要原因之一。
一般情况下，电缆上产生共模电流的原因有三个方面：一个是外界电磁场在电缆中所有导线上感应出来的电压（这个电压相对于大地是等幅同相的），这个电压产生电流；另一个原因是电缆两端的设备所接的地电位不同，在这个地电位的驱动下产生电流；第三个原因是设备上的电缆与大地之间的电位差，这样电缆上会有共模电流。如果设备在其电缆上产生共模电流，电缆会产生强烈的电磁辐射，对电子、电气产品元器件产生电磁干扰，影响产品的性能指标。另外，当电路不平衡时，共模电流会转变为差模电流，差模电流对电路直接产生干扰影响。对于电子、电气产品电路中的信号线及其回路而言：差模电流流过电路中的导线环路时，将引起差模辐射，这种环路相当于小环天线，能向空间辐射磁场，或接收磁场。因此，必须限制环路的大小和面积。应耦合和辐射耦合的结果，其强度
则直接与回路的几何形态、方向有
关。
３．２ ＰＣＢ上的干扰
一般说来，ＰＣＢ上的电路功能
问题主要是由差模电压或电流造成
的，而印制电路板向外的电磁辐射
效应主要是由共模电压或电流造成
的。通常ＰＣＢ上的差模和共模电压
或电流是由同一个物理层上的驱动
源（即同一个干扰源）产生的，共
模电压或电流是由差模电压或电流
经某种机制转换而来的。
图３－１给出了ＰＣＢ上最典型的
差模电流和共模电流的情形。ＰＣＢ
上的差模电流通常是在印制电路板
电路内部形成的，差模电源通常是
电路中的信号电源。共模电流通常
差模电流流过电路中的导线
环路时，将引起差模辐射，如图３－
３所示。这种环路相当于小环天线，
能向空间辐射磁场，或接受外界的
磁场。
当差模辐射用小环天线产生
的辐射来模拟时，可设环路电流为
Ｉ，环面积为Ｓ，在距离为ｒ的远场，
电场强度可由下面的电磁辐射模拟
公式求得：
Ｅ ＝１３１．６×１０－１６（f ２ＳＩ）（１／
ｒ）sinθ （１）
式中：
Ｅ——ＰＣＢ空间ｒ处的辐射电
场强度（Ｖ／ｍ）
f ——ＰＣＢ上的工作电流频率
（Ｈｚ）
S——ＰＣＢ上的环路面积（ｍ２）
Ｉ——ＰＣＢ上的电流（Ａ）
图３－１ ＰＣＢ上的差模电流和共模图３－２ ＰＣＢ上差模电流和共模电
，
阻抗，即加共模扼流圈；
（３）将共模电流旁路到地。在设计ＰＣＢ电路时，印制线的长度应尽可能短而宽。具体情况下，天线的总长度大于λ／２０后，天线的辐射才可能有效。当天线的长度与干扰波的波长符合下面关系
时，辐射的能量最大。
Ｌ＝ｎ（λ／２０）（n ＝１，２，３，…）－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－（３）
因此，为了减少电流辐射的干扰能量，应根据预测或测量到的电磁波频率，并根据印制线的长度和其辐射频率的响应关系，合理地设计ＰＣＢ中线路的长度，使其组成的共模天线尺寸小于或不满足关系式（３）。
３．４ 从频率上判断干扰的方法
强产品的抗干扰能力。对接地系统的正确选择，不但可以减少产品内部高、低频电路的相互影响，还能减小地环路的干扰，抑制来自信号线或电源线的差模干扰。关于产品的接地，从电路参考点的角度考虑，接地可分为单点接地、多点接地和混合接地三种，读者可参阅相关资料，此处不再赘述。
在电子、电气产品的设计过程中，可以采用下述方法对差模干扰和共模干扰进行抑制。
４．１ 加共模／差模扼流圈
在电子、电气产品的信号线或电源线输入端口加共模扼流圈抑制共模电流干扰，加差模扼流圈抑制差模电流干扰。
共模滤波和差模滤波的不同
图３－３ 印制板的差模辐射
在此，采用接地平面就能有效地减小接地系统中的地电位。地平面的一个主要好处是能够使辐射的环路最小，这保证了ＰＣＢ上的最小差模辐射和对外界干扰的敏感度，从ＥＭＣ的角度看，地线面的主要作用是减小地线阻抗，从而减小地线骚扰。当不使用地线面时，为了达到同样的效果，必须在高频电路或敏感电路的邻近位置设置一根地线。
共模辐射是由于接地电路中存在电压降，某些部位具有高电位的共模电压，即在同一块ＰＣＢ上，存在不同电位差的电位分布区域，当外接电缆与这些部位连接时，就会在共模电压激励下形成共模电流，成为辐射电场的天线，如图３－４所示，这多是由于接地系统中存在电压降所造成的。共模辐射通常决定了产品的辐射性能。
从干扰信号的频率上识别和判断差模干扰和共模干扰的方法：差模干扰一般频率较低，主要集中在１ＭＨｚ以下，共模干扰主要集中在１ＭＨｚ以上。这是由于共模干扰是通过空间感应到电缆上的，这种感应只有在较高
绕的方法构成共模扼流圈，如图４－３（ｃ）所示，对于交流电源线考虑到两根线之间必须承受较高的电压，两根线必须分开绕。
共模扼流圈一般采用在导磁
感串联在要滤波的信号线上。常见
的滤波电路见图４－２所示。
计算电路的谐振频率，在
扼流圈、并联电容或用电容或电感
组成低通滤波器，来减小高频的噪声，阻止干扰电流流入电路，如图４－４（ａ）所示；对于共模噪声，减小干扰的方法是在信号线或电源线中串联共模扼流圈，在地与导线之间并联电容器，组成ＬＣ滤波器进行滤波，滤去共模噪声，如图４－４（ｂ）所示。
５． 结束语
在电子、电气产品中，干扰的来源比较复杂，而差模干扰和共模干扰一直是阻碍产品顺利通过电磁兼容检测的主要因素之一。要抑制
产品产生的差模干扰和共模干扰，
事后的对策无论从电路改进或外部
结构上进行补救，都不是解决问题
的万全之策，最好的方法还是在产
品的设计过程中便考虑到各类干扰
问题，采取相应的抗干扰技术来滤
除和抑制电磁干扰，才能使产品达
到抗电磁干扰的要求，提高其电磁
兼容性。◆
参考文献：
［１］ 杨继深． 差模干扰和共模干扰
［Ｊ］．安全与电磁兼容，２００２（２）．
［２］ 王庆斌，刘萍，尤利文，林啸天．
电磁干扰与电磁兼容技术［Ｍ］．北京：机
械工业出版社，２００３．２．
［３］ 刘宝殿，卢民牛，王 南． 无绳
电话射频场感应传导骚扰抗扰度测试
［Ｊ］．安全与电磁兼容，２００３（４）．
［４］ 白同云，吕晓德． 电磁兼容设计
［Ｍ］．北京：北京邮电大学出版社，２００１．
３．
［５］ 陈穷，蒋全兴，周开基，王素英．
电磁兼容性工程设计手册［Ｍ］．北京：国防
工业出版社，１９９３．１０．
［６］ 祝长青．多层印制电路板抗快速
瞬变脉冲群干扰的电磁兼容性设计［Ｊ］．
电源世界，２００５．（４）．
０引言
随着现代电子科技的发展，大规模集成电路迅速普及，芯片逐渐向高速化和集成化方向发展，其体积越来越小，频率越来越高，电磁辐射随其频率的升高成平方倍增长，使得各种电子设备系统内外的电磁环境愈加复杂，对ＰＣＢ设计中的电磁兼容技术要求更高。ＰＣＢ电磁兼容设计是否合理直接影响设备的技术指标，影响整个设备的抗干扰性能，直接关系到整个系统的可靠性和稳定性。
现在国际上包括我国在内都
对电子产品实行强制性认证，电子
产品能否达到标准要求成为其能否
成功推向市场的关键。实践证明，
在系统设计初期实施电磁兼容性可
以使效费比最大化。在设计开始我
们对ＰＣＢ做了电磁兼容性设计之
后，其辐射发射其是否达到标准要
求，是否会对其他ＰＣＢ进行场－线
耦合或场－场耦合，这是我们最为
关心的问题。众所周知，边设计边
拿到标准实验室测试浪费精力不
说，测试费用也非常可观。我们能
否利用简单设备进行测试，边设计
边改进，最后在标准实验室争取一
次性通过呢？本文从实用角度出发
提出了ＰＣＢ电磁辐射预实验技术，
以期实现在简单条件下发现ＰＣＢ电
磁辐射发射的问题，达到帮助设计
人员及时改变电路设计的目的。
１．电磁辐射原理
辐射传播是导体干扰源将能
量以电磁波的形式向周围空间射
出。电磁辐射源产生的交变电磁场
可分为性质不同的两个部分，其中