누군가 "공통 모드"노이즈가 무엇이며 어떻게 문제가 될 수 있는지 설명 할 수 있습니까?
나는 일반적으로 신호에 대한 "잡음"을 이해합니다. 내가 회로 기판에 "노이즈"+ 5V 레일이있는 경우, 나는 ... 그것은 그 공칭 값 위와 아래의 주위에 수신 거부됩니다 +5의 일정한 값을 받고하지 않을 ... 야 하지만 상대적으로 여전히 회로 COM에 .
"공통 모드"노이즈에 대한 저의 모호한 이해는 양쪽이 동일하게 변하는 곳 입니다. (이것이 내 이해가 무너지는 곳입니다.) 즉, 쌍이 ... ... 무엇에 대해 튀어 오르고 있습니까? 지구의 땅?
답변:
실제로 모든 집적 회로 (및 일반적으로 회로)에는 "접지"또는 "GND"라는 핀이 있거나 데이터 시트에 "VSS를 접지에 연결"과 같은 것이 있습니다.
데이터를 "원거리"로 전송할 때 전선은 안테나 역할을하며 몇 볼트의 잡음을 쉽게 포착 할 수 있으며 잡음도 방출 할 수 있습니다. 예를 들어, 하나의 박스에있는 칩의 출력 핀은 동일한 "라인 드라이버"칩의 접지 핀에 대해 측정 된 "0"을 약 0.5V로 전송하고 "1"비트를 약 2.5V로 전송할 수 있습니다. .
먼 위치에서 와이어의 다른 쪽 끝은 종종 "라인 수신기"칩의 핀에 연결됩니다. 잡음 때문에, 동일한 라인 수신기의 접지 핀에 대해 측정 된 입력 핀의 전압은 송신기가 "0"을 보내려고 할 때 -1.5V ~ + 2.5V 범위에있을 수 있습니다. 트랜스미터가 "1"을 보내려고 할 때 0.5V ~ 4.5V 범위.
그렇다면 수신기는 0.9 또는 2.2와 같은 전압을 얻을 때 송신기가 1 또는 0을 보내려고하는지 여부를 어떻게 알 수 있습니까?
이 때문에 장거리로 전송되는 데이터는 종종 평형 쌍 , 종종 꼬인 쌍을 통해 차동 신호 를 사용하여 전송됩니다 . 특히, USB, CANbus 및 MIDI 케이블에는 데이터 용 단일 트위스트 페어가 포함됩니다. "2 라인"전화기와 FireWire는 2 개의 꼬인 쌍을 사용합니다. CAT5e 이더넷 케이블에는 4 개의 연선이 있습니다. 다른 시스템은 더 많은 쌍을 사용합니다. 종종 (항상 그런 것은 아님) 동일한 케이블 묶음에 다른 "접지 와이어"가 있습니다.
우리는 이러한 전선 중 하나에 "plus"또는 "positive"또는 "+"또는 "p"라고 표시하고 다른 전선에는 "-"또는 "-"또는 "negative"또는 "n"이라고 표시합니다. 따라서 "CLK"및 "MOSI"신호를 한 곳에서 다른 곳으로 전송하려면 케이블에 pCLK, nCLK, pMOSI, nMOSI로 표시된 4 개의 전선이 있습니다.
CLK 의 공통 모드 전압 은 수신기에서 측정 된 2 개의 CLK 전선 (pCLK + nCLK) / 2의 평균입니다 (해당 수신기의 GND 핀 기준).
MOSI의 공통 모드 전압은 수신기에서 측정 된 2 개의 MOSI 전선 (pMOSI + nMOSI) / 2의 평균입니다 (해당 수신기의 GND 핀 기준).
라인 드라이버를 설계하는 사람들은 "n"라인이 내려가는 것과 동시에 "p"라인을 끌어 올리려고하고 그 반대도 마찬가지입니다. 따라서 평균 전압 (드라이버에서 측정)은 일정합니다. -이 예에서 드라이버의 평균값은 1.5V로 일정합니다 (아쉽게도 완전히 성공하지는 못함).
노이즈가없는 경우 공통 모드 전압도 동일한 상수 값이되지만 아쉽습니다.
차동 신호로 데이터가 전송 될 때마다 무 잡음 공통 모드 전압과 실제 공통 모드 전압의 차이는 전적으로 잡음에 의해 발생합니다. 이러한 차이를 공통 모드 노이즈라고합니다.
공통 모드 노이즈에는 3 가지 주요 원인이 있습니다.
사람들은 공통 모드 노이즈를 제거하기 위해 라인 리시버를 설계하려고합니다. (아아, 그들은 결코 완전히 성공하지 못했습니다). 그러나 이러한 라인 수신기와 함께 차동 신호를 사용하는 시스템에서도 공통 모드 노이즈는 여전히 문제가 될 수 있습니다.
긴 통신선은 안테나 역할을합니다. 라인 드라이버가 전선에 너무 많은 공통 모드 노이즈를 보내면 다른 장치와의 무선 주파수 간섭이 발생하고 시스템이 전자기 호환성 (EMC)을 위해 FCC 테스트 또는 CE 테스트 또는 둘 모두에 실패합니다.
공통 모드 노이즈 중 일부는 라인 리시버를 통해 누출됩니다. 공통 모드 제거 비율 은 무한하지 않습니다. 이것은 아날로그 신호에서 큰 문제입니다. 일반적으로 디지털 1과 0에는 문제가 없습니다.
때 대부분의 집적 회로가 잘 작동하지 않습니다 어떤 전압 GND 핀 아래 0.6 V 일반적으로이 문제가 발생 전원 핀보다 높게 0.6 V 이하 - 핀이 너무 강제로 또는이 낮음. 공통 모드 노이즈는 "+"또는 "-"신호 또는이 범위를 벗어나는 신호를 쉽게 푸시 할 수 있으므로 라인 수신기 회로는 전선을 특수 집적 회로 (예 : "확장 공통 모드 RS-485 트랜시버)에 연결해야합니다. ") 그런 여행을 처리 할 수 있습니다; 또는 MIDI에 사용 된 광 절연체 또는 이더넷에 사용되는 변압기와 같이 IC를 보호하는 비 통합 회로 구성 요소에 와이어를 연결하십시오.
차이를 강조하는 한 가지 특별한 예는 XLR 커넥터가있는 트위스트 페어 케이블을 사용하여 신호를 전달하는 단일 오디오 신호와 단일 종단 신호 전달을 사용하는 소비자 오디오입니다.
공통 모드 제거 비율이 높지 않으면 공통 모드 노이즈도 문제가됩니다. 예를 들어 공차가 낮은 (즉, 대부분의) 저항으로 "일반적인"하나의 연산 증폭기 차동 증폭기를 구축하면 공통 모드 제거율이 떨어집니다.
"왜 문제가 있습니까?" -차동 노이즈보다 문제가 적지 만, 특히 하드웨어가 공통 모드 신호를 최적으로 감쇠시키기 위해 구축되지 않은 경우 노이즈 신호를 제거하는 마법 기술은 아닙니다.
일반적으로 공통 모드 노이즈는 입력을받는 장치의 전원 공급 장치와 관련하여 차동 쌍의 튀는 전선을 말합니다. 바운스가 네거티브 레일, 포지티브 레일 또는 그 사이의 특정 지점을 기준으로 측정되는지 여부는 일반적으로 중요하지 않습니다. 공통 모드 노이즈가 중요한 경우 전원 노이즈보다 훨씬 중요하기 때문입니다.
장치에 대한 입력이 네거티브 레일에 대해 예를 들어 0.1V의 공통 모드 잡음과 전원 공급 장치의 10mv의 잡음을 갖는 경우, 어떤 전원 공급 장치 기준점을 선택하더라도 공통 모드 잡음은 0.09와 0.11 볼트 사이에 있어야합니다. 0.1 볼트의 공통 모드 노이즈가 문제가되지 않으면 0.11도 마찬가지입니다. 0.1 볼트가 문제가된다면 0.09도 마찬가지 일 것입니다.