Các dòng điện di chuyển ra bên ngoài của coax có thực sự là chế độ chung không?

Hãy xem xét một đường truyền bậc thang. Với bất kỳ dòng điện nào trên hai dây dẫn, chúng ta có thể mô tả các dòng điện đó là dòng điện trên mỗi dây dẫn riêng lẻ, hoặc :

1. dòng điện chạy một chiều trên một dây dẫn, được kết hợp bởi dòng điện chính xác và ngược chiều nhau (chế độ vi sai)

2. dòng điện chạy một chiều trên một dây dẫn, khớp với dòng chính xác và giống như dòng điện khác (chế độ chung)

Đó là, dòng điện chế độ chung là chung cho cả hai dây dẫn. Điều này là gọn gàng, bởi vì tôi có thể từ chối các dòng chế độ chung và chỉ đo tín hiệu chế độ vi sai bằng một biến áp hoặc bộ khuếch đại vi sai:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Nhưng, hãy xem xét một đường truyền đồng trục lý tưởng. Các dòng điện là:

1. dòng điện chạy trên dây dẫn bên trong, được kết hợp chính xác bởi dòng điện bằng nhau và ngược chiều ở phía bên trong của tấm chắn (chế độ vi sai)

2. dòng điện chỉ chảy ở bên ngoài tấm chắn

Tôi đã nghe nói rằng dòng điện "chế độ chung" chảy ở bên ngoài tấm khiên. Nhưng chúng có thực sự phổ biến ? Chúng không chảy trên cả hai dây dẫn. Do đó, tôi không thể từ chối các dòng điện này bằng bộ khuếch đại vi sai hoặc máy biến áp:

^{mô phỏng mạch này}

Vì vậy, có thực sự đúng khi gọi những dòng điện này là "chế độ chung" không?

Khi chúng ta xác định các chế độ chung và dòng chế độ vi sai, chúng ta sẽ có một số quan hệ như

$i_{\mathrm{comm}} = \dfrac{1}{2}(i_+ + i_-)$

$i_{\mathrm{diff}} = i_+ - i_-$ .

Bây giờ bạn đã xác định một cách khác để phân chia dòng điện trong một sự dỗ dành, chỉ nhận ra hai loại dòng điện này:

1. dòng điện chạy trên dây dẫn bên trong, được kết hợp chính xác bởi dòng điện bằng nhau và ngược chiều ở phía bên trong của tấm chắn (chế độ vi sai)

2. dòng điện chỉ chảy ở bên ngoài tấm chắn

Điều này ngụ ý rằng không có dòng điện trên dây dẫn bên trong không khớp với dòng điện bằng nhau và ngược chiều trên dây dẫn bên ngoài.

Chúng ta hãy gọi dòng điện trên dây dẫn trung tâm và dòng điện trên dây dẫn ngoài . Và chúng ta sẽ xác định một dòng điện dương trên một trong hai dây dẫn sẽ đi ra khỏi nguồn.$i_c$$i_s$

Bây giờ chúng ta phải có trong đó là danh mục hiện tại thứ 2 của bạn.$i_s = -i_c + i_2$$i_2$

Vì vậy, . Và chúng ta thấy rằng, ngoài hệ số tỷ lệ là 2x, chỉ giống với chế độ hiện tại như thường được xác định.$i_2 = i_s + i_c$$i_2$

Tiếng ồn trong một lá chắn cáp có thể hoặc không thể là chế độ phổ biến.

Ý tưởng rằng đó là chế độ phổ biến xuất phát từ cáp ba dây dẫn, trong đó có một lá chắn quấn quanh một cặp dây dẫn mang tín hiệu vi sai. Tín hiệu được lấy là sự khác biệt giữa các dây dẫn. Bất kỳ tiềm năng nào giữa hai dây dẫn bên trong và tấm chắn là chế độ chung. Điều này tương tự với chuyển động song song của đầu vào + và - của bộ khuếch đại vi sai, đối với mặt đất.

Trong một cáp hai dây dẫn trong đó tín hiệu là sự khác biệt giữa dây dẫn bên trong và tấm chắn, ý nghĩa của chế độ chung thay đổi: chế độ chung là chuyển động của cả tấm chắn và dây dẫn bên trong. Điều này tương tự với đầu vào + và - của bộ khuếch đại vi sai trong đó một trong số chúng được gắn với mặt đất. Để tiếng ồn chế độ phổ biến xảy ra, phải có một vấn đề với mặt đất khiến nó di chuyển.

Có lẽ có sự nhầm lẫn về điều này trong một số tài liệu, do các tác giả đã áp dụng sai những gì họ nghiên cứu về các dòng khác biệt cho các dòng kết thúc đơn.

Mặc dù hiện nay op-amps thường được sử dụng để thu tín hiệu từ một dòng kết thúc, bộ khuếch đại được sử dụng theo cách này không còn là vi sai nữa. Thiết bị op-amp là vi sai, nhưng mạch là kết thúc đơn. Bạn có thể thực hiện cùng loại khuếch đại với (ví dụ) một giai đoạn bóng bán dẫn nguồn / bộ thu chung: không cần amp khuếch đại.

Nói một cách chính xác, thuật ngữ "chế độ chung" áp dụng cho các dòng vi sai và bộ khuếch đại vi sai, có "chế độ vi sai" tương phản.

Khi chúng ta sử dụng thuật ngữ "chế độ chung" trong ngữ cảnh của một hệ thống xử lý tín hiệu đã kết thúc, nó đề cập đến mặt đất của tín hiệu được coi là mặt đất không có khả năng di chuyển đối với tham chiếu 0V lý tưởng, do đó theo nghĩa nào đó bộ khuếch đại có chế độ vi sai (cho dù đó là op-amp vi sai hay giai đoạn đầu vào một đầu).

Tất nhiên, một hệ thống một đầu là "vi sai" theo nghĩa là bất kỳ điện áp nào được trích dẫn là tuyệt đối thực sự là một sự khác biệt tiềm năng và chúng ta có thể áp dụng điều đó cho một amp khác. Nhưng đó không phải là những gì chúng ta có nghĩa là "khác biệt".

Khía cạnh quan trọng của tín hiệu vi sai không phải là việc sử dụng các tín hiệu ngược lại. Tín hiệu khác biệt không yêu cầu tín hiệu ngược và bằng nhau. Nó cũng hoạt động tốt nếu một trong những dây dẫn không có tín hiệu trong đó. Khía cạnh quan trọng của tín hiệu vi sai là việc sử dụng hai mạng tín hiệu, cả hai đều không nối đất và có trở kháng bằng nhau đối với mặt đất. Đây là những gì "cân bằng" đề cập đến. Bất kỳ nhiễu chế độ chung nào gây ra trong hai dòng đều có cùng trở kháng ở mỗi dòng và do đó tạo ra cùng một điện áp ở các đầu vào, được trừ và hủy (hơi không hoàn hảo, dẫn đến một số decibel suy giảm cho trước).

Một hệ thống một đầu không thể được cân bằng, bởi vì đường tín hiệu của nó đòi hỏi trở kháng đầu vào và đường trở về cần phải có, lý tưởng nhất là trở kháng bằng 0 đối với mặt đất.

Hãy để tôi làm theo ký hiệu của Photon và sử dụng $i_c$ và $i_s$ để biểu thị các dòng điện trong lõi và lá chắn của dỗ, $i_{\rm diff}$ và $i_{\rm comm}$ để biểu thị các dòng chế độ khác biệt và phổ biến, và $i_1$ và $i_2$ để biểu thị hai loại dòng điện (lõi-in-khiên-trở lại và chỉ khiên) trong câu hỏi của bạn.

Bây giờ, bất kỳ cặp số đo hiện tại nào cũng đủ để thể hiện duy nhất bất kỳ tập hợp dòng điện có thể nào chạy dọc theo cáp. Vấn đề là ở chỗ bản đồ tuyến tính

Do đó, trong khi chế độ chung $i_{\rm comm}$ thực sự tỷ lệ thuận với $i_2$ và độc lập với $i_1$, chế độ vi sai $i_{\rm diff}$ là một hỗn hợp của $i_1$ và $i_2$các chế độ. Hoặc, để nhìn nó theo cách khác,$i_1$ tín hiệu hoàn toàn khác biệt, nhưng $i_2$ tín hiệu là sự kết hợp của các chế độ vi sai và phổ biến.

Đặc biệt, điều này có nghĩa là chế độ vi sai $i_{\rm diff}$ không trực giao với $i_2$ chế độ, và do đó đo dòng vi sai bằng máy biến áp hoặc amp vi sai không loại bỏ hoàn toàn $i_2$.

Quá nhiều cho toán học. Bây giờ, nếu bạn muốn từ chối$i_2$hiện tại, bạn sẽ cần phải đo một cái gì đó thực sự trực giao với nó. Trong trường hợp của bạn, sự lựa chọn rõ ràng (ngây thơ?) Sẽ chỉ là hiện tại cốt lõi$i_c$, mà trong hệ thống của bạn khi bạn mô tả nó chỉ đơn giản là bằng $i_1$.