¿Las corrientes que viajan en el exterior del cable coaxial realmente son "modo común"?

Cuando definimos el modo común y las corrientes de modo diferencial, obtenemos algunas relaciones como

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

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

Ahora definió una forma diferente de dividir las corrientes en un cable coaxial, reconociendo solo estos dos tipos de corriente:

  

1. corrientes que fluyen en el conductor interno, coinciden exactamente con corrientes iguales y opuestas en el lado interno del escudo (modo diferencial)

  

2. corrientes que fluyen solo en el exterior del escudo

  

Esto implica que no hay corriente en el conductor interno que no coincida con una corriente igual y opuesta en el conductor externo.

Llamemos a la corriente en el conductor central \ $ i_c \ $ y a la corriente en el conductor externo \ $ i_s \ $. Y definiremos una corriente positiva en cualquiera de los conductores para que se aleje de la fuente.

Ahora debemos tener \ $ i_s = -i_c + i_2 \ $ donde \ $ i_2 \ $ es su segunda categoría de corriente.

Entonces, \ $ i_2 = i_s + i_c \ $. Y vemos que, aparte de un factor de escala de 2x, \ $ i_2 \ $ es exactamente igual al modo común actual como se define normalmente.

El ruido en el blindaje de un cable puede o no ser un modo común.

La idea de que es un modo común proviene de cables de tres conductores, en los que hay un escudo envuelto alrededor de un par de conductores que llevan una señal diferencial. La señal se toma como la diferencia entre los conductores. Cualquier potencial entre los dos conductores internos y el blindaje es el modo común. Esto es análogo al movimiento paralelo de las entradas + y - de un amplificador diferencial, con respecto a tierra.

En un cable de dos conductores en el que la señal es la diferencia entre el conductor interno y el blindaje, el significado del modo común cambia: el modo común es el movimiento tanto del blindaje como del conductor interno. Esto es análogo a las entradas + y - de un amplificador diferencial donde uno de ellos está conectado a tierra. Para que se produzca el ruido en modo común, tiene que haber un problema con el suelo que hace que se mueva.

Probablemente existe confusión sobre esto en algunas publicaciones, debido a que los autores aplican erróneamente lo que investigaron sobre líneas diferenciales a líneas de un solo extremo.

Aunque los amplificadores operacionales se usan a menudo en la actualidad para captar la señal de una línea de un solo extremo, los amplificadores que se usan de esta manera ya no son diferenciales. El dispositivo de amplificador operacional es diferencial, pero el circuito es de un solo extremo. Puede hacer el mismo tipo de amplificación con (por ejemplo) una etapa de transistor de fuente / colector común: no se necesita un amplificador de dif.

Estrictamente hablando, el término "modo común" se aplica a las líneas diferenciales y amplificadores diferenciales, que tienen un "modo diferencial" contrastante.

Cuando usamos el término "modo común" en el contexto de un sistema de procesamiento de señal de un solo extremo, se refiere a la conexión a tierra de la señal como una tierra no ideal que puede moverse con respecto a la referencia ideal de 0 V, por lo que en un sentido el amplificador tiene un modo diferencial (ya sea un amplificador operacional diferencial o una etapa de entrada de un solo extremo).

Por supuesto, un sistema de un solo extremo es "diferencial" en el sentido de que cualquier voltaje citado como absoluto es en realidad una diferencia de potencial, y podemos aplicar eso a un amplificador diferencial. Pero eso no es lo que entendemos por "diferencial".

El aspecto clave de la señalización diferencial no es el uso de señales opuestas. La señalización diferencial no requiere señales opuestas e iguales. Funciona igual de bien si uno de los conductores no tiene ninguna señal. El aspecto clave de la señalización diferencial es el uso de dos redes de señal, ninguna de las cuales es tierra, y que tienen impedancias iguales con respecto a tierra. A esto se refiere "equilibrado". Cualquier ruido de modo común inducido en las dos líneas ve la misma impedancia en cada línea y, por lo tanto, genera los mismos voltajes en las entradas, que se restan y cancelan (algo imperfectamente, dando como resultado un número dado de decibeles de atenuación).

Un sistema de una sola terminación no puede equilibrarse, porque su línea de señal requiere una impedancia de entrada y la línea de retorno debe tener, idealmente, una impedancia de cero a tierra.

Permítame seguir la notación de The Photon's y usar \ $ i_c \ $ y \ $ i_s \ $ para denotar las corrientes en el núcleo y el escudo del cable coaxial, \ $ i _ {\ rm diff} \ $ y \ $ i_ { \ rm comm} \ $ para denotar las corrientes de modo diferencial y común, y \ $ i_1 \ $ y \ $ i_2 \ $ para denotar los dos tipos de corrientes (core-in-shield-return y shield-only) en su pregunta .

Ahora, cualquiera de estos pares de mediciones de corriente es suficiente para expresar de manera única cualquier conjunto posible de corrientes que fluyen a lo largo del cable. El problema es que, mientras que el mapa lineal $$ (i_c, i_s) \ mapsto (i _ {\ rm diff}, i _ {\ rm comm}) = \ tfrac12 (i_c-i_s, \, i_c + i_s) $$ es $$ ortogonal, el mapa $$ (i_1, i_2) \ mapsto (i_c, i_s) = (i_1, \, i_2-i_1) $$ no lo es, y por lo tanto tampoco lo es el mapa combinado $$ (i_1, i_2) \ mapsto ( i _ {\ rm diff}, i _ {\ rm comm}) = (i_1- \ tfrac12i_2, \, \ tfrac12i_2). $$

Por lo tanto, mientras que el modo común \ $ i _ {\ rm comm} \ $ es de hecho proporcional a \ $ i_2 \ $ e independiente de \ $ i_1 \ $, el modo diferencial \ $ i _ {\ rm diff} \ $ es una mezcla de los modos \ $ i_1 \ $ y \ $ i_2 \ $. O, para verlo al revés, la señal \ $ i_1 \ $ es puramente diferencial, pero la señal \ $ i_2 \ $ es una combinación de los modos diferencial y común.

En particular, esto significa que el modo diferencial \ $ i _ {\ rm diff} \ $ no es ortogonal al modo \ $ i_2 \ $, por lo que medir la corriente diferencial usando un transformador o un amplificador diferencial no es completamente rechazar \ $ i_2 \ $.

Tanto para las matemáticas. Ahora, si desea rechazar la \ $ i_2 \ $ actual, tendrá que medir algo que en realidad es ortogonal a la misma. En su caso, la elección obvia (¿ingenua?) Sería solo la corriente principal \ $ i_c \ $, que en su sistema, tal como la describe, simplemente es \ $ i_1 \ $.