原创 共模和EMI

关于信号完整性有2个原则一定要记住，就是电流必须在闭合回路里面流动，返回电流总是从最小阻抗的通路上流过。

产生EMI问题有2个原因一个是闭合回路电流还一个就是共模。差模就是一个信号沿一个方向传播，其返回信号与其方向相反，从前端看起来是就是差模了。所以大部分人或许认为共模就是一个信号沿着同一个方向传播然后其返回信号也是沿同样的方向返回，这样从前端看起来电流同向就是共模了，其实这样的理解是有问题的，基尔霍夫定律说，流出多少电流最后还是要流入多少电流，如果返回信号和输出信号同向，那么都是电流流出了，没有电流流入了，这样理解肯定有问题。在信号传输里面有差模信号和共模信号，也许是这些概念比较容易混淆，所以大家有点晕乎了，这里说的共模不是共模信号，而是说的电流的回路途径，返回电流途径不是一条，而是有2条，甚至很多条，（这里假设是2条，好分析一些）这样就导致信号路径和返回路径上同时出现同向的小电流，这个电流很小，但是是同向的，所以说它是共模，这2个很小的电流没有按照我们希望的路径返回，这就是使得电流回路面积增加了，EMI就增加了。

Id是差模Ic就是共模，信号正常的返回通路是信号下方的参考层，就是蓝色虚线那个回路，但是有一部分电流没有经过蓝色虚线返回，而是经过红色虚线返回了，导致这种现象原因很多，比如参考层不完整，信号耦合，其他通路Z0更小，等等。这里的Ic也许很小，但是不要忘了，它的回路面积有可能很大，这样产生的EMI就会很多。

下面我们理论计算一下，我假设有共模电流产生，这样我们就可以将电流分为差模电流和共模电流。Id是差模电流，Ic是共模电流，从下面的图可以看出在信号线和参考层回路上确实有同向的电流流过就是Ic,这也是大家容易误解的地方，不过这里说明的是，Ic不是输出端原本就输出共模电流，而是因为电流回路的原因，导致这里产生了Ic。这里的Ic相当于同向输入电流，其返回路径是下面的虚线，是我们不希望的路径。

假设输出电流是10MA,但是信号线下方的参考层流入的电流是9MA，就是说明，还有1MA的电流从其他通路返回了，2*Ic=1MA。Ic=0.5MA。

理论计算只是给一个比较直观的理解，实际上那个Ic很小，但是它可能经过了很多的路径返回，这样它的回路面积就很大，它引起的EMI问题就要重视。那个Ic的返回路径到底是啥，我们无法确定，但是有几个设计方法可以帮助减少，这个现象。

1：使用高速电路设计技巧，需要处理的特征阻抗，线宽，线间距等等。

2：参考层要连续。

3：能将走线布成带状线就带状线吧，这个不好说，我们大部分都是微带线，除非你板层在6层或者6层以上。

4：尽量减小高频走线长度。

5：最好使用成对的电源层和地层，形成良好的耦合回路。