共模電感聽(tīng)過(guò)很多次，但是什么原理你們真的懂嗎？
發(fā)布時(shí)間：2022-07-21 11:26
作者：一博科技高速先生成員 黃剛
共模電感，我們更多的會(huì)在通訊類(lèi)的產(chǎn)品中看到，普遍存在于接口的應(yīng)用中，例如USB，PCIE，HDMI等接口。從它的名字大家肯定知道，它的作用是與共模阻抗是有關(guān)系的。它的外形大概是長(zhǎng)下面這樣，把一對(duì)差分線進(jìn)行串接起來(lái)使用。
對(duì)，就是這么簡(jiǎn)單，由于它的使用簡(jiǎn)單和體積不大，對(duì)于PCB設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)不會(huì)增加什么難度，因此在很多接口的原理圖上都少不了它的身影。用是很多人都會(huì)用啦，但是并不代表大家都能理解它的原理，高速先生下面要講的這個(gè)案例就是有關(guān)于它的應(yīng)用。
我司幫客戶(hù)設(shè)計(jì)的一款通訊板，其中有一個(gè)USB的接口模塊，從USB芯片到接口，然后通過(guò)cable連接到device?？蛻?hù)板子加工回來(lái)進(jìn)行測(cè)試后，就向我們咨詢(xún)了這么一個(gè)問(wèn)題！
客戶(hù)先對(duì)做好的板卡進(jìn)行了無(wú)源測(cè)試，結(jié)果真的是“喜憂(yōu)參半”?。∥覀兪紫葋?lái)看看這個(gè)板子的測(cè)試場(chǎng)景，客戶(hù)將網(wǎng)絡(luò)分析儀接到USB夾具，再?gòu)腢SB接口接到我們的板卡上，來(lái)測(cè)試板卡的阻抗和回波損耗。
客戶(hù)首先測(cè)試了鏈路的差分阻抗和回?fù)p，發(fā)現(xiàn)都還是不錯(cuò)的，都能滿(mǎn)足協(xié)議的要求。
一切看起來(lái)都往好的方向走的時(shí)候，USB協(xié)議上還有一項(xiàng)共?；夭〒p耗的指標(biāo)要滿(mǎn)足，于是客戶(hù)也測(cè)試了這個(gè)指標(biāo)，結(jié)果就尷尬了，這個(gè)指標(biāo)居然在低頻的時(shí)候不過(guò)！?。?/p>
這就是客戶(hù)測(cè)試后第一時(shí)間來(lái)找高速先生的原因了。因?yàn)檫@個(gè)板卡的USB是3.2信號(hào)，是10Gbps的速率，并不算很高，因此前期并不需要高速先生來(lái)介入仿真，客戶(hù)選擇相信了我們的設(shè)計(jì)部同事能直接搞掂！現(xiàn)在指標(biāo)不過(guò)，客戶(hù)就立馬求助高速先生了！當(dāng)然高速先生也相信我們?cè)O(shè)計(jì)部的同事，對(duì)于這個(gè)速率的設(shè)計(jì)應(yīng)該不會(huì)出現(xiàn)很大的問(wèn)題。
于是高速先生一邊在check板子設(shè)計(jì)的同時(shí)，一邊讓客戶(hù)再做下有源的測(cè)試，讓客戶(hù)進(jìn)行眼圖測(cè)試和功能測(cè)試。
恩，功能沒(méi)有問(wèn)題，測(cè)試的眼圖也很好，那為什么共模的回?fù)p指標(biāo)會(huì)不過(guò)呢？高速先生通過(guò)PCB設(shè)計(jì)找到了答案！高速先生找到這根上面測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)從接口進(jìn)去之后會(huì)經(jīng)過(guò)一系列的阻容器件，其中有一個(gè)器件就是我們今天的“豬腳”，共模電感了！
高速先生立馬就把共?；?fù)p指標(biāo)不過(guò)的矛頭指向這個(gè)共模電感！于是去查下這款共模電感的datasheet，果然找到了初步的答案?？吹竭@個(gè)共模電感的電氣參數(shù)會(huì)發(fā)現(xiàn)，它對(duì)于信號(hào)的共模和差模的傳輸起到截然不同的作用，從阻抗曲線能看出來(lái)，差模阻抗比較小，而共模阻抗比較大，其實(shí)它就是一種阻擋共模信號(hào)而允許差模信號(hào)通過(guò)的器件！
然后我們有了一個(gè)大膽的嘗試，讓客戶(hù)把這個(gè)共模電感短路掉，再測(cè)試下功能是否ok，而客戶(hù)也很快進(jìn)行了嘗試并給出了答案！而且驚喜的是不僅當(dāng)前來(lái)找我們的這個(gè)項(xiàng)目沒(méi)問(wèn)題，甚至連之前一個(gè)類(lèi)似的項(xiàng)目也是這樣，短路掉共模電感之后都是測(cè)試指標(biāo)pass的！而且更“詭異”的是取下共模電感后測(cè)試的眼圖反而還比用上共模電感還要更好一點(diǎn)，你沒(méi)有聽(tīng)錯(cuò)！是還更好一點(diǎn)！
恩，從這款共模電感的參數(shù)并結(jié)合測(cè)試的一些操作可以看到，共模電感本身具有很大的共模阻抗，因此測(cè)試共?；?fù)p不過(guò)肯定也是很容易理解的，另外也能看到把共模電感取下來(lái)之后也是能很好的工作的！但是高速先生永遠(yuǎn)不會(huì)滿(mǎn)足于看到現(xiàn)象這個(gè)水平上，高速先生還想能不能拿到這個(gè)共模電感的模型做一下仿真和測(cè)試的對(duì)比驗(yàn)證，并對(duì)這個(gè)原理進(jìn)行深入的分析，由于篇幅有限，下一part更加精彩的部分將留到下篇文章來(lái)給大家分享哈，把這篇文章的疑問(wèn)統(tǒng)一給大家解答！本文就先到這里了哈，請(qǐng)大家繼續(xù)關(guān)注和期待！
