電器中的導線與噪音類型電器設備的電源線、電話等的通信線，以及與其他設備或外圍設備進行交互的通訊線路，通常包含至少兩根導線。這兩根導線作為雙向傳輸?shù)木€路，負責輸送電力或信號。除此之外，為了確保電氣性能的穩(wěn)定，還會引入第三導體，即“地線”。在電壓和電流通過導線傳輸時，會呈現(xiàn)出兩種不同的形態(tài)。一種是兩根導線分別作為往返傳輸?shù)木€路，被稱為“差?！眰鬏?另一種則是兩根導線作為去路，地線作為回路進行傳輸，被稱為“共?！眰鬏?。

共模和差模是電路中信號傳輸與噪聲干擾的兩種基本模式

，其核心區(qū)別在于信號路徑、相位關系及對系統(tǒng)的影響。差模對應有效信號的傳輸，而共模通常代表非預期的噪聲干擾。以下從定義、信號特征、電流路徑及磁場效應四方面展開分析。核心定義與信號特征，差模信號(Differential Mode)指在雙線系統(tǒng)中，兩根導線之間形成的有效工作信號。其典型特征為幅度相等且相位相反，例如+1V與-1V的電壓差構成2V的差模信號。這種設計可有效抑制外部干擾，常見于USB、以太網(wǎng)等差分信號傳輸場景。

共模信號(Common Mode)表現(xiàn)為兩根導線同時對參考地(如機殼或大地)產(chǎn)生的同相位干擾信號。典型實例包括電源線引入的高頻噪聲或電磁輻射干擾，其特征為兩線對地電壓幅值相近且方向相同，如兩線均帶有+5V的對地波動。電流路徑與干擾傳播方式，差模電流沿閉合環(huán)路流動：電流從信號源正極出發(fā)，經(jīng)負載返回負極，形成完整的信號傳輸回路。差模干擾(如電源紋波)會疊加在信號路徑上，與有效信號同方向傳輸，可能直接導致信號失真。共模電流則通過寄生電容等路徑形成非對稱回：干擾電流同時從兩線流向大地，或經(jīng)設備外殼等非設計路徑返回源頭。例如雷擊時，50%的浪涌電流通過火線對地泄放，另50%通過零線對地泄放，這種分布可能引發(fā)設備絕緣擊穿。

? 差模和共模傳輸

接下來，我們詳細了解一下“差模電流”。在差分信號線中，差模電流表現(xiàn)為一對大小相同、方向相反的信號。它是電路中的主要工作電流，對于信號線而言，差模電流就是在信號線與信號地線之間流動的電流。

? 差模與共模電流

共模電流，指的是在一對差分信號線上，同時存在的一對大小相同、方向相同的信號(或噪音)。在電路中，這類對地噪音通常以共模電流的形式進行傳輸，因此也被稱為共模噪聲。02共模電感的作用與原理抑制共模噪聲的方法不勝枚舉，除了在源頭著手減少共模噪聲，常用的手段之一便是利用共模電感來濾除這些噪聲。通過在線路中串聯(lián)共模扼流器件，可以有效地增大共?；芈返淖杩?，進而使得共模電流被扼流器所消耗和阻擋(或反射)，最終達到抑制線路中共模噪聲的目的。

共模扼流器或電感的原理在于其特殊的線圈設計。當在以某種磁性素材制成的磁環(huán)上繞上同向的一對線圈，并通以交變電流時，由于電磁感應，線圈中會產(chǎn)生磁通量。對于差模信號，由于線圈的繞向相同，產(chǎn)生的磁通量大小相等而方向相反，它們在磁環(huán)中相互抵消，使得差模阻抗變得非常小。然而，對于共模信號，由于磁環(huán)上的線圈是同向繞制的，產(chǎn)生的磁通量大小和方向都相同，它們在磁環(huán)中相互疊加，從而產(chǎn)生了較大的共模阻抗。正因如此，共模電感對于差模信號的影響相對較小，但對共模噪聲卻具有出色的濾波效果。

? 共模電感抑制共模噪聲

(2)當共模電流通過共模線圈時，由于磁力線方向相同，感應磁場得到加強。從磁力線的方向可以清晰地看出，實線箭頭代表電流的流向，而虛線則表示磁場的方向。

? 共模電感的電感與互感

共模線圈的電感，又被稱為自感系數(shù)，是衡量產(chǎn)生磁場能力的一個重要參數(shù)。對于共模線圈或共模電感而言，當共模電流通過線圈時，由于磁力線方向的一致性，在不考慮漏感的前提下，磁通量會相互疊加。這種疊加效應正是基于互感原理，即一個線圈產(chǎn)生的磁力線會穿過另一個線圈，同時另一個線圈產(chǎn)生的磁力線也會穿過前者，從而實現(xiàn)彼此的感應。

從電感的視角出發(fā)，其電感量會顯著增長。磁鏈，作為總磁通量的衡量標準，在共模電感中扮演著關鍵角色。當磁通量翻倍，而匝數(shù)和電流保持不變時，電感量也隨之增加一倍，進而導致等效磁導率提升一倍。等效磁導率增加一倍的原因，可以從電感公式中得出答案。在匝數(shù)N保持不變、磁路和磁芯截面積由磁芯物理尺寸決定且同樣未發(fā)生變化的情況下，唯一改變的是磁導率μ，其增加了一倍。這一變化導致了磁通量的顯著提升。

因此，在共模電流通過時，共模電感會進入互感模式。在互感的作用下，等效電感量會有所增加，從而導致共模感抗顯著提升。這種提升使得共模電感對共模信號表現(xiàn)出色，即能夠通過大阻抗有效地阻擋共模信號，防止其通過共模電感進入電路的下一級。這一特性歸功于電感產(chǎn)生的感抗ZL。在共模模式下，共模電感的電感量變化關鍵在于理解互感現(xiàn)象。要把握磁性元器件的磁場變化形式，必須透過現(xiàn)象深入理解其本質(zhì)。同時，磁力線作為我們認識磁場的直觀方式，對于理解同名端、異名端以及互感等概念至關重要。因此，掌握“磁棒繞線法”是理解這些磁場現(xiàn)象的關鍵。

一個簡單的電路，包括一個閉合的回路，有一個差模信號源，一個負載。在差模信號源作用下，回路中產(chǎn)生了差模電流。如果信號源是直流的，一切情況都是我們所熟悉的，全部電流局限在設計好的電路回路中。

但是，如果信號源是交流信號，就會出現(xiàn)意外的情況。由于回路導體與周圍的導體之間存在雜散電容，這些雜散電容為交流信號提供了一個通路，因此會有一部分電流從差?；芈分刑右莩鰜?，從空間雜散電容返回信號源。這就是共模電流。

這里存在兩個電流回路，差模電流回路和共模電流回路。具體多少電流從共模回路返回，取決于兩個回路的阻抗之差。如果差模阻抗為0，共模阻抗為無限大，就不會有共模電流。差模回路旁邊的這個金屬物體，通常被叫做“地”，這個“地”構成了共模電流路徑的一部分。電子系統(tǒng)中很多干擾故障是由共模電流導致的，由于共模電流都要經(jīng)過“地”，因此，共模電流導致的電磁干擾現(xiàn)象經(jīng)常與設備的“接地”狀態(tài)有關。例如，某系統(tǒng)中，兩個模塊的金屬外殼只要同時接觸到金屬臺架，就出現(xiàn)干擾問題。只要將一個絕緣安裝，就不會有問題。這是因為旁邊一條電纜上有很大的共模電流。