Noções básicas de EMC: modo comum vs. ruído diferencial

Nov 20, 2023

Como um lembrete rápido,correntes diferenciaisfluem em direções opostas através do caminho de origem e retorno, enquantocorrentes de modo comumfluem na mesma direção através do caminho de origem e retorno, completando o circuito através do caminho de terra.

Como saber se você está lidando comruído de modo comumouruído diferencial ? Essa é uma pergunta comum que precisa ser respondida.

Aqui está um truque rápido para você ir na direção certa. Embora não seja 100% preciso, ajuda a iniciar o processo.

Imagine um médico prescrevendo antibióticos sem saber se você tem uma infecção bacteriana ou um vírus. Ele faz isso sabendo que, se você tiver uma infecção bacteriana, a medicação funcionará e o problema será resolvido. Se a medicação não funcionar, pelo menos ele sabe que está lidando com um vírus e o tratará de acordo.

Então, no nosso caso, você pode simplesmente aplicar umferrita de fixação em um cabo, lembrando que ambas as linhas (Vcc e terra) estarão nesse cabo. Se o ruído for reduzido (ou a imunidade for aumentada), é um problema de modo comum. Se não houver efeito, é um problema de modo diferencial.

Portanto, no nível da placa, se for um problema de modo comum, você pode usar um indutor de modo comum. Se o problema for o modo diferencial, um chip bead ferrite pode ser usado.

As ferritas Clamp-on são normalmente feitas com dois tipos diferentes de materiais: zinco de manganês (MnZn) e zinco de níquel (NiZn).

níquel zincopode ser usado em situações com ruído conduzido ou irradiado em altas frequências.zinco manganêsé usado principalmente para ruído condutivo em frequências mais baixas porque sua maior permeabilidade dá mais impedância.

Esta imagem fornece uma diretriz para qual material usar, dependendo da sua situação. Claro, há exceções, mas é isso que achamos típico.

Aqui, temos uma representação visual de como funciona um indutor de modo comum.

As setas vermelhas representam umsinal diferencial entrando. Este é um sinal útil. Ele cria um campo magnético dentro do núcleo indo em uma direção, de acordo com a regra da mão direita.

O sinal diferencial então volta para a fonte, que cria outro campo magnético, de acordo com a regra da mão direita. Esses dois campos se cancelam no núcleo.

O ruído de modo comum também cria um fluxo magnético dentro do núcleo, mas desta vez ambos os sinais de ruído estão na mesma direção, conforme mostrado aqui pelas setas pretas resultando na soma dos campos magnéticos. O núcleo responderá com alta impedância ao ruído indesejado.

Algo a ter em mente ao usar um filtro de modo comum é que haverá uma impedância diferencial que podeatenuar o sinal útil. Conforme mostrado no gráfico da Figura 6, a linha azul representa a impedância de modo comum e a linha pontilhada vermelha mostra a impedância diferencial.

Isso significa que se o sinal estiver em 100 MHz, usando essa solução de modo comum, haverá alguma atenuação não intencional do sinal da impedância diferencial.

Aqui está um exemplo específico. A linha azul representa a impedância de modo comum e a linha pontilhada vermelha mostra a impedância de modo diferencial. O sinal útil é mostrado pela linha preta grossa em 4 MHz.

Isso está fazendo bom uso das bobinas de modo comum, com uma alta impedância de modo comum exatamente naqueles 4 MHz e uma baixa impedância de modo diferencial.

Portanto, o impacto no ruído é alto e o impacto no sinal útil é mínimo. Ao ler as folhas de dados, verifique a impedância do modo comum e a impedância do modo diferencial para essa parte.

Existem dois tipos de enrolamentos usados ​​em uma bobina de modo comum: seccional e bifilar.