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common mode, differential mode

https://blog.naver.com/bok2sb/222772866001

위 페이지의 03번 파일 참조

Common Mode · Differential Mode

차동 회로 · Common Mode · Differential Mode · Shunt · Series · π Type · T Type · 종단 임피던스

1. 차동 회로의 Common Mode와 Differential Mode

이미지에서는 차동 회로의 신호를 Common Mode와 Differential Mode로 구분한다.

또한 차동 회로의 종단 방법을 다음 4가지로 정리한다.

  1. Shunt
  2. Series
  3. π Type
  4. T Type

2. Common Mode

Common Mode에서는 V+와 V-에 공통으로 나타나는 전압에 의해 GND 방향으로 전류가 흐르는 형태로 기록되어 있다.

        V+ ──────────┐
                     │
               Common Mode
                     │
        V- ──────────┘
                     │
                     ▼
                    GND
    
Common Mode → GND 방향의 공통 전류

3. Differential Mode

Differential Mode에서는 GND로 전류가 흐르지 않고 V+와 V- 사이로 전류가 흐르는 것으로 기록되어 있다.

        V+  ────────────────┐
                            │
                     Differential
                         Current
                            │
        V-  ◀───────────────┘
    
Differential Mode → V+ ↔ V-
이미지에서는 Differential Mode의 전류가 V+와 V- 사이에서 흐르고, GND로는 흐르지 않는 것으로 정리한다.

4. Differential Mode Noise

이미지에서는 Normal Mode, 즉 Differential Mode에서 발생하는 Noise는 상대적으로 대처하기 쉽다고 기록한다.

Normal Mode = Differential Mode

5. Common Mode Noise

Common Mode Noise는 대처하기 어렵다고 기록되어 있다.

그 이유에 대해서는 전류가 어디에서 흐르는지 알기 어렵다는 메모가 함께 적혀 있다.

Common Mode Noise → 대처하기 어려움

6. Single End Cabling 관련 메모

첫 번째 이미지에는 차동 회로와 비교하여 Single End Cabling에 관한 메모도 기록되어 있다.

Single End Cabling → GND를 Return Path로 사용 → 불안정함

7. Shunt 종단

Shunt 방식에서는 V+와 V- 사이에 종단저항 RT를 연결한다.

        V+ ──────────┐
                     │
                    R_T
                     │
        V- ──────────┘
    

8. Shunt의 Differential Mode 임피던스

Differential Mode 전류는 V+에서 RT를 거쳐 V-로 흐르는 형태로 표시되어 있다.

        V+ ────┐
               │
              R_T
               │
        V- ◀───┘
    
Zdiff = RT

9. Shunt의 Common Mode 임피던스

Shunt 저항은 V+와 V- 사이에만 존재하고 GND로 연결된 경로가 없다.

이미지에서는 Common Mode 임피던스를 무한대로 기록한다.

Zcomm = ∞

10. Series 종단

Series 방식에서는 V+와 V- 각각에 RT를 직렬로 연결한다.

        V+ ─── R_T ─── GND

        V- ─── R_T ─── GND
    

11. Series의 Differential Mode 임피던스

Differential Mode에서는 두 개의 RT가 하나의 전류 경로에 직렬로 놓이는 것으로 정리되어 있다.

        V+ ── R_T ──┐
                     │
                     │
        V- ── R_T ──┘
    
Zdiff = 2RT

12. Series의 Common Mode 임피던스

Common Mode에서는 두 개의 RT 경로가 병렬로 동작하는 형태로 그려져 있다.

Zcomm = RT / 2

13. π Type 종단

π Type에서는 V+와 V- 사이에 RT1을 연결하고, 각 선에서 GND 방향으로 RT2를 연결한다.

                         R_T2
        V+ ────────●───/\/\/─── GND
                   │
                  R_T1
                   │
        V- ────────●───/\/\/─── GND
                         R_T2
    

14. π Type의 Differential Mode 임피던스

Differential Mode에서 V+와 V- 사이에는 직접 연결된 RT1 경로가 존재한다.

동시에 두 개의 RT2를 거치는 경로도 존재하는 것으로 정리되어 있다.

Zdiff = RT1 ∥ 2RT2

15. π Type의 Common Mode 임피던스

Common Mode에서는 V+와 V- 사이의 RT1에 전류가 흐르지 않는 것으로 표시되어 있다.

두 개의 RT2가 GND 방향으로 병렬 연결된 형태가 된다.

Zcomm = RT2 / 2

16. T Type 종단

T Type에서는 V+와 V- 사이에 두 개의 RT1을 연결하고, 두 저항의 중간점에서 GND 방향으로 RT2를 연결한다.

        V+ ── R_T1 ──●── R_T1 ── V-
                      │
                     R_T2
                      │
                     GND
    

17. T Type의 Differential Mode 임피던스

Differential Mode에서는 중간점의 GND 방향 전류를 0 A로 표시한다.

따라서 V+에서 V-까지 두 개의 RT1이 직렬 경로를 구성한다.

Zdiff = 2RT1

18. T Type의 Common Mode 임피던스

Common Mode에서는 위·아래의 두 RT1을 통해 같은 방향의 전류가 중앙점으로 모이는 형태로 기록되어 있다.

이미지에는 RT1을 통과하는 전류가 2배가 되는 관계에서 RT1/2의 등가저항으로 표현하는 메모가 있다.

          V+ ── R_T1 ──┐
                        │
                        ●── R_T2 ── GND
                        │
          V- ── R_T1 ──┘
    
Zcomm = RT1/2 + RT2

19. Shunt · Series 비교

종단 방식 Zdiff Zcomm
Shunt RT ∞
Series 2RT RT/2

20. π Type · T Type 비교

종단 방식 Zdiff Zcomm
π Type RT1 ∥ 2RT2 RT2/2
T Type 2RT1 RT1/2 + RT2

21. 4가지 종단 방법

               Differential Pair
                       │
          ┌────────────┼────────────┐
          │            │            │
          ▼            ▼            ▼
        Shunt        Series       π Type
          │            │            │
          │            │            │
          └────────────┼────────────┘
                       │
                       ▼
                     T Type


      Shunt
      V+ ─── R_T ─── V-


      Series
      V+ ─── R_T ─── GND
      V- ─── R_T ─── GND


      π Type
                       R_T2
      V+ ────●────────/\/\/── GND
             │
            R_T1
             │
      V- ────●────────/\/\/── GND
                       R_T2


      T Type
      V+ ─ R_T1 ─●─ R_T1 ─ V-
                  │
                 R_T2
                  │
                 GND
    

22. Common Mode · Differential Mode 전체 관계

              Differential Pair
                     │
           ┌─────────┴─────────┐
           ▼                   ▼
     Differential Mode     Common Mode
           │                   │
           ▼                   ▼
       V+ ↔ V-              GND 방향
           │                   │
           ▼                   ▼
      Z_diff 계산          Z_comm 계산
           │                   │
           └─────────┬─────────┘
                     ▼
               종단회로 선택
                     │
        ┌────────────┼─────────────┐
        ▼            ▼             ▼
      Shunt        Series          π
                                    │
                                    ▼
                                    T
    

23. 이미지 핵심 정리

항목 이미지 내용
Differential Mode 전류가 V+와 V- 사이로 흐름
Common Mode 공통 전압에 의해 GND 방향으로 흐르는 전류
Normal Mode Noise Differential Mode, 대처하기 쉬움으로 기록
Common Mode Noise 대처하기 어려움으로 기록
Single End GND를 Return Path로 사용, 불안정함으로 기록
종단 방식 Shunt, Series, π, T
Shunt Zdiff RT
Shunt Zcomm ∞
Series Zdiff 2RT
Series Zcomm RT/2
π Type Zdiff RT1 ∥ 2RT2
π Type Zcomm RT2/2
T Type Zdiff 2RT1
T Type Zcomm RT1/2 + RT2
이 HTML은 페이지 본문과 외부 링크, YouTube 자료를 사용하지 않고 해당 페이지에 삽입된 일반 이미지 3장만 직접 시각 판독하여 작성하였다. 이 페이지에서는 NeoStudio PDF가 확인되지 않았다. 첫 번째 이미지는 Common Mode와 Differential Mode의 전류 경로, Noise 관련 메모와 Shunt 종단을 설명한다. 두 번째 이미지는 Series 및 π Type 종단의 Differential/Common Mode 등가 임피던스를 계산한다. 세 번째 이미지는 T Type 종단의 Differential/Common Mode 등가 임피던스를 계산한다. 이미지에 없는 EMC 이론, CMRR, 케이블 차폐, Ground Loop 등의 내용은 추가하지 않았다.
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