共模電感聽過很多次，但是什么原理你們真的懂嗎？
發(fā)布時間：2022-07-21 11:26
作者：一博科技高速先生成員 黃剛
共模電感，我們更多的會在通訊類的產(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。它的外形大概是長下面這樣，把一對差分線進行串接起來使用。
對，就是這么簡單，由于它的使用簡單和體積不大，對于PCB設(shè)計來說不會增加什么難度，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案例就是有關(guān)于它的應(yīng)用。
我司幫客戶設(shè)計的一款通訊板，其中有一個USB的接口模塊，從USB芯片到接口，然后通過cable連接到device。客戶板子加工回來進行測試后，就向我們咨詢了這么一個問題！
客戶先對做好的板卡進行了無源測試，結(jié)果真的是“喜憂參半”啊！我們首先來看看這個板子的測試場景，客戶將網(wǎng)絡(luò)分析儀接到USB夾具，再從USB接口接到我們的板卡上，來測試板卡的阻抗和回波損耗。
客戶首先測試了鏈路的差分阻抗和回?fù)p，發(fā)現(xiàn)都還是不錯的，都能滿足協(xié)議的要求。
一切看起來都往好的方向走的時候，USB協(xié)議上還有一項共模回波損耗的指標(biāo)要滿足，于是客戶也測試了這個指標(biāo)，結(jié)果就尷尬了，這個指標(biāo)居然在低頻的時候不過！！！
這就是客戶測試后第一時間來找高速先生的原因了。因為這個板卡的USB是3.2信號，是10Gbps的速率，并不算很高，因此前期并不需要高速先生來介入仿真，客戶選擇相信了我們的設(shè)計部同事能直接搞掂！現(xiàn)在指標(biāo)不過，客戶就立馬求助高速先生了！當(dāng)然高速先生也相信我們設(shè)計部的同事，對于這個速率的設(shè)計應(yīng)該不會出現(xiàn)很大的問題。
于是高速先生一邊在check板子設(shè)計的同時，一邊讓客戶再做下有源的測試，讓客戶進行眼圖測試和功能測試。
恩，功能沒有問題，測試的眼圖也很好，那為什么共模的回?fù)p指標(biāo)會不過呢？高速先生通過PCB設(shè)計找到了答案！高速先生找到這根上面測試的網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)從接口進去之后會經(jīng)過一系列的阻容器件，其中有一個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模回?fù)p指標(biāo)不過的矛頭指向這個共模電感！于是去查下這款共模電感的datasheet，果然找到了初步的答案。看到這個共模電感的電氣參數(shù)會發(fā)現(xiàn)，它對于信號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，差模阻抗比較小，而共模阻抗比較大，其實它就是一種阻擋共模信號而允許差模信號通過的器件！
然后我們有了一個大膽的嘗試，讓客戶把這個共模電感短路掉，再測試下功能是否ok，而客戶也很快進行了嘗試并給出了答案！而且驚喜的是不僅當(dāng)前來找我們的這個項目沒問題，甚至連之前一個類似的項目也是這樣，短路掉共模電感之后都是測試指標(biāo)pass的！而且更“詭異”的是取下共模電感后測試的眼圖反而還比用上共模電感還要更好一點，你沒有聽錯！是還更好一點！
恩，從這款共模電感的參數(shù)并結(jié)合測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，因此測試共模回?fù)p不過肯定也是很容易理解的，另外也能看到把共模電感取下來之后也是能很好的工作的！但是高速先生永遠(yuǎn)不會滿足于看到現(xiàn)象這個水平上，高速先生還想能不能拿到這個共模電感的模型做一下仿真和測試的對比驗證，并對這個原理進行深入的分析，由于篇幅有限，下一part更加精彩的部分將留到下篇文章來給大家分享哈，把這篇文章的疑問統(tǒng)一給大家解答！本文就先到這里了哈，請大家繼續(xù)關(guān)注和期待！
