เกิดอะไรขึ้นกับสัญญาณที่ทำให้เกิดการสำลักโหมดทั่วไป?


22

ฉันพยายามเข้าใจหลักการที่อยู่เบื้องหลังอาการหายใจไม่ออกโหมดทั่วไป ฉันทำภาพวาดเล็กน้อยเพื่อชี้แจง

 
สัญญาณโหมดดิฟเฟอเรนเชียล

กระแสที่ต่างกัน (ขับเคลื่อนด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ต่างกัน) สร้างสนามแม่เหล็กB ที่เท่ากัน แต่ตรงกันข้ามกับBในแกนเหนี่ยวนำ

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

สนามแม่เหล็กเหล่านี้ยกเลิกกันหมดดังนั้นฟลักซ์สุทธิในแกนจึงเป็นศูนย์ ดังนั้นกระแสต่างเหล่านี้จึงไม่ "รู้สึก" ความต้านทานใด ๆ

 
สัญญาณโหมดทั่วไป

ในทางตรงกันข้ามกระแสโหมดทั่วไปจะสร้างสนามแม่เหล็กที่เท่ากันและเพิ่มขึ้นในแกนกลาง นั่นเป็นเหตุผลที่พวกเขา "รู้สึก" ความต้านทานสูงและไม่สามารถผ่าน (หรือผ่านหมายความว่าพวกเขาจะลดทอนอย่างมาก)

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

แต่เกิดอะไรขึ้นกันแน่ ? ฉันมีหลายทฤษฎีซึ่งฉันจะอธิบายด้านล่าง

 
สัญญาณโหมดสามัญ - ทฤษฎี 1

ความคิดแรกของฉันน่าจะเป็นว่าสัญญาณโหมดทั่วไปกระทบกับการหายใจไม่ออกและสร้างฟลักซ์แม่เหล็กภายใน โดยการทำเช่นนี้พลังงานจำนวนมากจะหายไป (hysteresis และเอฟเฟกต์อื่น ๆ ) เป็นความร้อน เพียงส่วนเล็ก ๆ ผ่าน:

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

โช้คโหมดทั่วไปแบบไหนที่จะประพฤติในลักษณะนี้โดยเฉพาะ? "การเผาไหม้" แรงดันไฟฟ้าพุ่งดูเหมือนจะเป็นผลที่ต้องการมากสำหรับฉัน

 
สัญญาณโหมดสามัญ - ทฤษฎี 2

บางทีแรงดันไฟฟ้าอาจไม่ได้รับโอกาสที่จะสร้างฟลักซ์แม่เหล็กในแกนกลางหรือแกนกลางอาจจะไม่ "สูญเสีย" มากพอ แรงดันไฟฟ้าพุ่งออกจากแกนกลางและย้อนกลับ มีเพียงส่วนเล็ก ๆ เท่านั้นที่ผ่าน:

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

แม้ว่าระบบทางด้านขวาของโช้กจะได้รับการปกป้อง แต่ระบบทางด้านซ้ายจะต้องจัดการกับสัญญาณที่สะท้อนกลับ สิ่งที่น่ารังเกียจเช่นคลื่นนิ่งอาจปรากฏขึ้น

 
คำถามของฉัน

ฉันมีคำถามสองสามข้อสำหรับคุณ:

  1. คุณคิดว่าทฤษฎี 1 หรือทฤษฎี 2 เป็นไปได้มากที่สุด?

  2. คุณคิดว่าโช้กโหมดทั่วไปบางประเภทมีแนวโน้มที่จะทำงานตามที่อธิบายไว้ในทฤษฎีที่ 1 และอื่น ๆ เช่นในทฤษฎีที่ 2?

  3. บางทีทฤษฎีของฉันทั้งคู่อาจผิดธรรมดา ถ้าเป็นเช่นนั้นจะเกิดอะไรขึ้นจริง?

โปรดให้ความกระจ่างแก่ฉัน

คำตอบ:


15

เพิ่มคำตอบของแอนดี้ไม่จำเป็นต้องทำซ้ำสิ่งที่เขาเขียน

จากสิ่งที่คุณเขียนฉันคิดว่าปัญหาของคุณเป็นเรื่องเกี่ยวกับการทำความเข้าใจวิธีการหายใจไม่ออก พิจารณาตัวเหนี่ยวนำ:

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ตัวเหนี่ยวนำนี้มีเพียงหนึ่งสาย กระแสที่ไหลผ่านจะสร้างฟลักซ์แม่เหล็กซึ่งขดลวดขึ้นมาเองและสร้างแรงดันไฟฟ้าซึ่งจะต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้า ฉันคิดว่าคุณรู้เรื่องนี้

ตอนนี้แยกลวดตามยาว ตอนนี้คุณมีตัวเหนี่ยวนำเหมือนกัน แต่มีสองสายพันแผลในทิศทางเดียวกัน

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

กระแสโหมดสามัญไหลผ่านสายเหล่านี้ในทิศทางเดียวกัน ดังนั้นจึงไม่สำคัญว่าคุณจะมีสายไฟหนึ่งเส้นที่มี I หรือสองสายแต่ละสายที่มี I / 2

(หากสายทั้งสองเชื่อมต่อเหมือนในภาพแรกของ Andy ผลลัพธ์จะเหมือนกับว่ามีสายหนึ่งเส้น)

ความคิดแรกของฉันน่าจะเป็นว่าสัญญาณโหมดทั่วไปกระทบกับการหายใจไม่ออกและสร้างฟลักซ์แม่เหล็กภายใน โดยการทำเช่นนี้พลังงานจำนวนมากจะหายไป (hysteresis และเอฟเฟกต์อื่น ๆ ) เป็นความร้อน เพียงส่วนเล็ก ๆ ผ่าน

ดังนั้นนี่ไม่ใช่วิธีการทำงาน มันเป็นเพียงตัวเหนี่ยวนำซึ่งไม่ได้ทำหน้าที่เกี่ยวกับสัญญาณที่แตกต่างเฉพาะในโหมดทั่วไป มันเพิ่มอิมพิแดนซ์โหมดทั่วไปเนื่องจากการเหนี่ยวนำ

แต่มันจะขจัดเสียงรบกวนได้อย่างไร

ง่าย มันเป็นตัวเหนี่ยวนำดังนั้นมันจะเป็นอุปสรรคต่อการไหลของกระแสโหมดสามัญความถี่สูงเพียงแค่เพิ่มความต้านทาน

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ที่นี่แหล่งที่มา AC สองแห่ง "Vhc1" และ "Vhc2" มีค่าเท่ากันดังนั้นพวกเขาจึงเพิ่มเสียงแรงดันไฟฟ้าในโหมดทั่วไปให้กับ "LINE1" และ "LINE2"

แรงดันสัญญาณรบกวนนี้จะส่งผลให้กระแสไหลผ่านทำให้หายใจไม่ออกจากนั้นอุปกรณ์ทางด้านขวาและกระแสนี้จะกลับมาสู่พื้นดินที่ชัดเจน (หากมีการต่อสายดินทั้งสองชิ้น) หรือผ่านวิธีใดก็ตามที่สามารถหาได้ อากาศหรือสายเคเบิลอื่น ๆ ที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่น)

กระแสโหมดสามัญ HF ที่ไหลผ่านสายเคเบิลเปลี่ยนเป็นเสาอากาศซึ่งเป็นแนวคิดที่ไม่ดี

ทำให้หายใจไม่ออกเพิ่มความต้านทานในวงจรซึ่งจะช่วยลดกระแส เรียบง่ายเหมือนที่

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ในรูปด้านบนทำให้หายใจไม่ออกทางด้านซ้ายเพิ่มความต้านทานโหมดทั่วไปให้กับสายและหมวกสั้นเสียงโหมดที่เหลือทั่วไปเพื่อแผ่นดิน นี่คือตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าหรือฟิลเตอร์ LC lowpass ยกเว้นว่าจะจัดการกับสายไฟสองเส้นแทนที่จะเป็นหนึ่งสาย

คิดว่า "ตัวแบ่งแรงดัน" ทำให้หายใจไม่ออกเพิ่มความต้านทานของแหล่งกำเนิดเสียงซึ่งช่วยให้หมวกมีผลการกรองที่ดีขึ้น

วิธีที่สายไฟเป็นแผลอาจมีผลกระทบต่าง สำหรับการกรองโหมดทั่วไปที่ดีที่สุดให้บิดสายเข้าด้วยกัน (หรือม้วนสายเคเบิลทั้งหมดรอบแกนแม่เหล็ก) ฉายาที่คุณแสดงมีระยะห่างระหว่างสายทั้งสองดังนั้นประสิทธิภาพการกรองโหมดทั่วไปจะน้อยลงเล็กน้อย อย่างไรก็ตามฉนวนระหว่างสายทั้งสองนั้นดีกว่ามากและการม้วนนี้ยังเพิ่มการเหนี่ยวนำโหมดแตกต่างในแต่ละสายซึ่งทำให้องค์ประกอบทำหน้าที่สองบทบาท

สามารถใช้มากกว่าสองสาย ในความเป็นจริงคุณสามารถร้อยสายเคเบิลทั้งหมดผ่านแกนเฟอร์ไรต์ (มองหาสาย USB ที่มีหนึ่งในบนคอมพิวเตอร์ของคุณ):

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

กราฟจะบอกคุณถึงความต้านทานที่เพิ่มลงในสายเคเบิลของคุณในโหมดทั่วไป

นอกจากนี้โช้กเฟอร์ไรต์ก็สูญเสีย หมายความว่าวัสดุได้รับการออกแบบให้เป็นหม้อแปลงที่ค่อนข้างเส็งเคร็งโดยมีประสิทธิภาพต่ำที่ความถี่สูง มันมีฮิสเทรีซีสสูง ซึ่งหมายความว่ามันจะเปลี่ยนสนามแม่เหล็ก HF เป็นความร้อน ดังนั้นเหนือความถี่บางตัวเหนี่ยวนำหยุดเป็นอุปนัยและพฤติกรรมมากขึ้นเช่นตัวต้านทาน

หากคุณใส่ที่สำลักบนสายเคเบิลความจริงที่ว่ามันสูญเสียมีประโยชน์มากเพราะมันจะฆ่าเสียงสะท้อนซึ่งอาจเปลี่ยนสายเคเบิลให้เป็นเสาอากาศที่มีประสิทธิภาพ

แก้ไข

ตรวจสอบความต้านทานของเฟอร์ไรต์บีด อันนี้ไม่ใช่โหมดธรรมดาทำให้หายใจไม่ออก แต่คุณสมบัติที่น่าสนใจอยู่ในวัสดุเฟอร์ไรต์เอง หากเป็นแผลสองชั้นความต้านทานโหมดทั่วไปจะมีลักษณะเดียวกัน

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

(ที่มา )

ส่วนที่มีเครื่องหมาย "X" คืออิมพีแดนซ์แบบเหนี่ยวนำ และส่วนที่มีเครื่องหมาย "R" คือความต้านทาน ส่วนนี้จะดูดเป็นตัวเหนี่ยวนำมันจะมีค่า Q ต่ำมากสูญเสียมากมายไม่มีทางที่จะสร้างวงจรถัง LC ที่ปรับจูนได้ อย่างไรก็ตามการสูญเสียเป็นสิ่งที่ยอดเยี่ยมเมื่อคุณต้องการเปลี่ยนเสียง HF ให้เป็นความร้อน

มีวัสดุเฟอร์ไรต์ที่แตกต่างกันมากมายบางชนิดได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการสูญเสียต่ำและสร้างตัวเหนี่ยวนำที่มีคุณภาพ

หากระบุว่าเป็น "การปราบปราม EMI" หรือ "เฟอร์ไรต์บีด" หรือ "โช้ก" และไม่ใช่เป็นตัวเหนี่ยวนำคุณจะได้รับวัสดุที่สูญเสีย จากนั้นคุณต้องตรวจสอบเส้นโค้งความต้านทานเพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขาจะกรองความถี่ที่คุณต้องการ


ขอบคุณมาก. คุณเขียนบทความสมบูรณ์เกี่ยวกับเรื่อง! ฉันต้องการข้ามไปยังย่อหน้าสุดท้ายของคุณ คุณพูดว่า: "นอกจากนี้ฉายาเฟอร์ไรต์ยังสูญเสียไป ... ความจริงที่ว่าการสูญเสียนั้นมีประโยชน์มากเพราะมันฆ่าเสียงสะท้อน" คุณอาจจะลึกเข้าไปในหัวข้อนี้หรือไม่? ฉันจะแยกแยะตัวกรองโหมดร่วมแบบ lossy vs non-lossy ได้อย่างไรและกราฟชนิดใดที่ช่วยให้ฉันประเมินได้
K.Mulier

ตรวจสอบการแก้ไขด้านบน
peufeu

ขอบคุณมากสำหรับการแก้ไข น่าเสียดายที่เอกสารข้อมูลทั่วไปของโช้คโหมดหลายตัวให้กราฟที่แสดงอิมพีแดนซ์ทั้งหมด Z เท่านั้นโดยไม่แยกในส่วนประกอบ R และ X การสูญเสียในแกนเฟอร์ไรต์เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการ "เผา" เสียง แต่จะไม่แนะนำให้ใส่ตัวเก็บประจุแบบขนานก่อนหรือ / และหลังโหมดทั่วไปทำให้หายใจไม่ออก? คุณจะคำนวนพวกมันได้อย่างไรว่าเสียงเรียกเข้าที่น่ารังเกียจและความผันผวนจะไม่เกิดขึ้น? ขอบคุณมากสำหรับความช่วยเหลือของคุณ :-)
K.Mulier

ในตัวอย่างตัวกรองไฟหลักด้านบนมีตัวพิมพ์ใหญ่ อย่างไรก็ตามหากอุปกรณ์ของคุณคืออุปกรณ์ usb ที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเองเช่นตู้ HDD ขนาดเล็กแสดงว่าไม่มีพื้นดิน / พื้นดินที่จะเชื่อมโยงตัวพิมพ์ใหญ่กับ ดังนั้นวิธีเดียวที่จะลดเสียงรบกวนในโหมดทั่วไปและป้องกันสายเคเบิลจากการเป็นเสาอากาศจะไม่ทำให้เกิดเสียงดังรบกวนในตอนแรกหรือเพิ่มความต้านทานของสายเคเบิลในโหมดทั่วไปด้วยการทำให้หายใจไม่ออก
peufeu

@DanielTork ฉันไม่แน่ใจว่าสิ่งที่คุณขอ ... ตัวเหนี่ยวนำทำงานเช่นนี้: กระแสในขดลวดสร้างสนามแม่เหล็กซึ่งสร้างฟลักซ์แม่เหล็กในขดลวดเดียวกันซึ่งสร้างแรงดันภายในขดลวดที่ต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของกระแส สำลักโหมดทั่วไปมี 2 ขดลวดแทน 1 เมื่อกระแสไหลใน 2 ขดลวดในทิศทางตรงกันข้ามจะสร้างสนามแม่เหล็กที่มีขั้วตรงข้ามซึ่งยกเลิกดังนั้นมันจะไม่สร้างฟลักซ์แม่เหล็กและไม่เหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าเข้าสู่ขดลวด
peufeu

12

สำหรับโช้คโหมดทั่วไปสามัญอิมพิแดนซ์โหมดดิฟเฟอเรนเชียลจะลดความต้านทานของลวดลงเป็นหลักในขณะที่อิมพีแดนซ์โหมดทั่วไปนั้นมีการเหนี่ยวนำโดยส่วนใหญ่

เนื่องจากการเหนี่ยวนำที่สูงกว่ายิ่งมีการลดทอนสัญญาณโหมดทั่วไปที่สูงกว่าเป้าหมายก็คือการมีการเหนี่ยวนำที่สูงขึ้น สิ่งนี้นำไปสู่การออกแบบที่มุ่งหลีกเลี่ยงความอิ่มตัวของแกนกลางและการสูญเสียแกนกลางดังนั้นแม้คำนึงถึงการไม่เป็นเชิงเส้นตรงจากแกนเฟอร์ริติกซึ่งเป็นสามัญสองคดเคี้ยวทั่วไปทำให้หายใจไม่ออก

ดังนั้นกำลังงานที่น้อยมากจะถูกกระจายไปภายในที่ทำให้หายใจไม่ออกดังนั้นสัญญาณโหมดทั่วไปจึง "สะท้อนกลับ" โดยที่มันมาจาก (ทฤษฎี # 2 ของคุณ)

ดูเอกสารที่เกี่ยวข้องนี้จาก ST:

ข้อความที่ตัดตอนมาเหล่านี้โดยเฉพาะ (เน้นที่เหมือง):


ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

[ ... ]

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่


เพียงเพื่อให้ชัดเจน: ความจริงที่ว่าอิมพีแดนซ์อิมพีแดนซ์สะท้อนถึงแหล่งกำเนิดนั้นขึ้นอยู่กับการอนุรักษ์หลักการพลังงาน เนื่องจากไม่มีส่วนประกอบตัวต้านทานที่สามารถอธิบายพลังงานสัญญาณโหมดสามัญที่จะกระจาย (แปลงเป็นความร้อน) พลังงานนั้นจะต้องไปที่อื่น: มันจะถูกเก็บไว้ชั่วคราวในสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นในโช้ก และสะท้อนกลับจากที่มันมา


อย่างไรก็ตาม CM สำลักที่แท้จริงจะมีพฤติกรรมที่ซับซ้อนกว่าเดิมเนื่องจากความสามารถของกาฝากและแสดงจุดสูงสุดของเสียงสะท้อนในขนาดอิมพิแดนซ์ดังที่แสดงโดยเส้นโค้งสีน้ำเงิน (จากเอกสารเดียวกันที่เชื่อมโยงด้านบน):

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่


น่าสนใจขอบคุณมาก :-) ฉันไม่เข้าใจรูปด้านล่าง ทำไมเส้นโค้งสีน้ำเงิน - อิมพีแดนซ์ของโหมดทั่วไป - เพียง 3 โอห์มสำหรับความถี่ต่ำกว่า 30MHz? ในความเป็นจริงสำหรับความถี่เหล่านี้อิมพีแดนซ์โหมดดิฟเฟอเรนซ์ดูเหมือนจะสูงกว่าอิมพีแดนซ์โหมดทั่วไป นั่นแปลก ...
K.Mulier

@ K.Mulier มันไม่แปลกถ้าคุณเข้าใจสมการในข้อความด้านบน จาก Eqs.8,9 เราจะเห็นว่าสำหรับความถี่ต่ำเช่น f & ไปยัง 0, Z1diff = R1 abd Z2diff = R2 จาก Eqs.6,7 เราจะเห็นว่า Z1cm & cong; R1 และ Z2cm & cong; R2 ค่าความเสมอภาคโดยประมาณสุดท้ายนี้ดีกว่าโดยประมาณเนื่องจากสัมประสิทธิ์การมีเพศสัมพันธ์ k ใกล้ 1 ซึ่งเป็นเพียงทฤษฎีเท่านั้น หาก L1 และ L2 ไม่ตรงกับ M ดังนั้น Z1cm จะมากกว่า Z1diff การถือครองแบบเดียวกันสำหรับ Z2 BTW เรากำลังพูดถึงขนาดความต้านทานที่นี่
Lorenzo Donati สนับสนุน Monica

9

สำหรับกระแสน้ำที่ต่างกันปกติขดลวดทั้งสองจะมีประสิทธิภาพ "ลบ" ตัวเหนี่ยวนำและทำให้กระแสไฟฟ้าถูกขัดขวาง

เมื่อกระแสไฟฟ้าเป็นโหมดทั่วไปการเหนี่ยวนำเต็มรูปแบบของขดลวดทั้งสองจึงเกิดขึ้นและทำให้กระแสไฟฟ้าถูกขัดขวางอย่างรุนแรงยิ่งขึ้น

ด้านล่างเป็นภาพที่ควรช่วย อินพุตและเอาต์พุตเดียวจะแสดงที่แสดงอิมพีแดนซ์ต่าง ๆ ที่คุณได้รับเมื่อคุณกลับทิศทางของหนึ่งในกระแส

สถานการณ์แรกสำหรับสถานการณ์ปัจจุบันที่เราต้องการบล็อก: -

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.