共模噪声是电子电路中的一个基本概念，首先来介绍几个名词。
1、共模与差模电流
根据基尔霍夫定律，流入一个节点的电流总量等于流出这个节点的电流总量。很多电路图
上只画出源发射到负载的信号线路，看不出流回信号源的回路；实际上，电流是经过地线流回
到源的，地线作为电流返回到源的低阻抗路径。
差模电流：在一对差分信号线上，大小相同，方向相反的一对信号，一般是电路中的工作
电流，对于信号线就是信号线与信号地线之间流动的电流。
共模电流：在一对差分信号线上，大小相同，方向相同的一对信号（或噪音）。在电路中，
一般对地噪音一般都是以共模电流的方式传输的，所以又称为共模噪声。
2、共模电流的产生
共模电流既可以由设备外部的因素在电缆上产生，也可以由设备自身的因素在电缆上产生；在高频开关电源设计中，广泛利用共模电感产生共模电流，来供给初级变压器。
外部因素：外部导致共模电流产生的主要因素是地线噪声电压和电磁场，次要原因则包括
电磁波、雷电等空间干扰在电缆上感应出的共模电压感应出的共模电流。
地线噪声电压：电流总是沿着阻抗最低的线路流动，理想情况下地线是电流返回源的阻抗
最低路径，然而实际的情况是，地线作为导线依然存在着阻抗，电流并不总是一定按照地线返
回。特别是对于某些频率高的电流，因为杂散电容的存在，电流通过这一耦合通道流回源，而
与地线上的电压形成了一个共模电流的驱动源。
电磁场：两根导线上感应出的共模电压是相同的，但由于两个导线对地的阻抗不同，使得
产生的共模电流不同，导致差模电压产生，从而对原有的差模信号造成干扰。
设备产生较强电磁辐射的一个重要原因是共模电流，而共模电流来自于设备内部产生的共
工作的信号电压：因为电路周围导体存在杂散电容，电压通过杂散电容产生电流，大小取
决于电压的幅度和回路阻抗的大小；
线路板的地线噪声：线路板上的地线作为信号回流线，总是会存在电压噪声，当有线缆连
接到电路板上时就产生了共模电流；
设备内部的电磁耦合：当设备内部的电路产生较强的电磁场，处于这个电磁场中的导体都
会感应出电压，而这个电压就会产生电流，从而对线路造成影响；
开关器件上的脉冲电压：主要是开关电源、逆变器等部件中的IGBT等器件，这些期间上
具有较高的脉冲电压，其中含有大量高频成分，通过空间杂散电容在线路中形成共模电流。
3、共模电流的抑制
为了减小电路的电磁干扰，需要对共模电流进行抑制，常见的抑制方法可分为以下几类：
减小地线阻抗：地线上更小的阻抗意味着更低的噪声电压，高频下线路阻抗与长度的
关系更密切，因此减小地线阻抗需要缩短地线长度。另外还可以采用多层线路板，其中一层专
门作为地线，也是为了便于接地；
更好的接地：对于较低频线路，使用单点接地的方式，减小电路的面积，从而减少电
路所包围的磁通量，减少电磁感应；对于高速线路则采用多点接地，所有电路就近连接到地，
保持地线最短以减小地线上的阻抗；
将两个电路隔离：有时因为安全的目地，设备必须接地，单点接地不可能。这时可以
使用隔离变压器或光耦隔离器来连接两台设备，切断两个设备之间的电气连接，差模信号通过
磁场或光传送，同时切断地线产生的共模干扰；
强干扰电路远离 I/O 端口：高速数字脉冲电路、时钟电路、振荡器电路等在工作时会
产生较强的干扰，这些电路要尽量远离I/O接口电路，防止干扰耦合到I/O电缆上。
使用旁路电容：有时为了抑制线路中的高频共模成分造成的辐射，会在线路中增加旁
路电容作为高频噪声流入地的通道。但由于加入电容，使得共模回路的阻抗减小，会增大线路
中感应出的共模电流，进而增大负载上的共模电压；
使用共模扼流器：当无法对地线等部分进行修改，或者旁路电容使线路的共模抗干扰
能力受影响时，可以在线路中串联共模扼流器件。这样做的目地是增大共模回路的阻抗，使得
共模电流被扼流器所消耗，从而抑制线路中的共模噪声，这在各种电子设备的电源插头线上很常见。
共模扼流器的原理：
以共模磁环为例。在一铁氧体磁环上绕上同向的一对线圈，当交变电流通过时，因为电磁
感应而在线圈中产生磁通量。对于差模信号，产生的磁通量大小相同方向相反，两者相互抵消，
因而磁环产生的差模阻抗非常小；而共模信号产生的磁通量大小方向均相同，两者相互叠加从
而使磁环产生了较大的共模阻抗。这一特性使得共模扼流器对于差模信号的影响较小而对共模
噪声具有很好的滤波性能。
针对一些数据传输接口，例如 USB2.0及以上的接口，其传输速率很高，此时信号和噪音
的频率差别不大。在这种情况下若使用磁珠滤波，虽然滤除了噪音，但是也削弱了有用信号，
而使用共模扼流器则能够对差模信号与共模噪声进行分别，滤除噪音保留信号。
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