Common-mode signal

Common-mode signal is the voltage common to both input terminals of an electrical device. In telecommunication, the common-mode signal on a transmission line is also known as longitudinal voltage.

In most electrical circuits the signal is transferred by a differential voltage between two conductors. If the voltages on these conductors are U₁ and U₂, the common-mode signal is the half-sum of the voltages:

${\displaystyle U_{\text{cm}}={\frac {U_{1}+U_{2}}{2}}}$

When referenced to the local common or ground, a common-mode signal appears on both lines of a two-wire cable, in phase and with equal amplitudes. Technically, a common-mode voltage is one-half the vector sum of the voltages from each conductor of a balanced circuit to local ground or common. Such signals can arise from one or more of the following sources:

• Radiated signals coupled equally to both lines,
• An offset from signal common created in the driver circuit, or
• A ground differential between the transmitting and receiving locations.

Noise induced into a cable, or transmitted from a cable, usually occurs in the common mode, as the same signal tends to be picked up by both conductors in a two-wire cable. Likewise, RF noise transmitted from a cable tends to emanate from both conductors. Elimination of common-mode signals on cables entering or leaving electronic equipment is important to ensure electromagnetic compatibility. Unless the intention is to transmit or receive radio signals, an electronic designer generally designs electronic circuits to minimise or eliminate common-mode effects.

Methods of eliminating common-mode signals

• Differential amplifiers or receivers that respond only to voltage differences, e.g., those between the wires that constitute a pair. This method is particularly suited for instrumentation where signals are transmitted through DC bias.
• 신호 전달 와이어 쌍이 인덕터를 통해 동일한 경로를 따라 이동하는 인덕터. 예: 이더넷 자석학에서 사용되는 것과 같은 분기형 권선 구성의 경우.^[1] AC 및 DC 신호에 유용하지만 더 높은 주파수 공통 모드 신호만 필터링한다.
• AC 신호에만 유용하며 모든 형태의 공통 모드 노이즈를 필터링하지만, 변압기 전체에서 더 높은 주파수 공통 모드 신호의 용량성 커플링을 제거하기 위해 분기 감긴 코일과 함께 사용할 수 있다. 트위스트 페어 이더넷에 사용된다.^[2]

공통 모드 필터링은 전자파 적합성 목적을 위한 소음의 유출을 방지하기 위해 사용될 수도 있다.

예를 들어 컴퓨팅 회로의 RF 노이즈와 같은 고주파 공통 모드 신호는 케이블 외부에 클램프로 고정된 페라이트 비드를 사용하여 차단될 수 있다. 이것들은 종종 잭 소켓 근처의 노트북 컴퓨터 전원 공급장치와 좋은 품질의 마우스나 프린터 USB 케이블과 HDMI 케이블에서 관측할 수 있다.^[3]

스위치 모드 전원 공급 장치에는 주 배선으로 복귀하는 전환 신호 노이즈를 차단하기 위한 공통 및 차동 모드 필터링 인덕터가 포함된다.^[4]

공통 모드 제거 비율은 회로가 공통 모드 간섭을 얼마나 잘 제거하는지 측정한다.

참조

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