コモンモード信号

電気工学において、コモンモード信号は、電気機器の両方の入力端子に存在する電圧の同一成分です。電気通信において、伝送線路上のコモンモード信号は縦方向電圧とも呼ばれます。

コモンモード干渉(CMI) は、コモンモード信号の一種です。コモンモード干渉は、両方の信号線に現れる干渉、またはネットワークの 2 つ以上の要素に影響を与えるコヒーレント干渉です。

ほとんどの電気回路では、必要な信号は 2 つの導体間の差動電圧によって転送されます。これらの導体の電圧がU ₁とU ₂の場合、コモンモード信号は電圧の 平均になります。

$${\displaystyle U_{\text{cm}}={\frac {U_{1}+U_{2}}{2}}}$$

ローカル コモンまたはグランドを基準にすると、コモン モード信号は 2 線ケーブルの両方のラインに同位相で同じ振幅で現れます。技術的には、コモン モード電圧は、平衡回路の各導体からローカル グランドまたはコモンまでの電圧のベクトル合計の半分です。このような信号は、次の 1 つ以上のソースから発生する可能性があります。

• 放射信号は両方のラインに等しく結合され、
• ドライバ回路で生成される信号コモンからのオフセット、または
• 送信場所と受信場所の間の接地差。

ケーブルに誘導されるノイズ、またはケーブルから伝送されるノイズは、通常、コモン モードで発生します。これは、2 線ケーブルの両方の導体で同じ信号が拾われる傾向があるためです。同様に、ケーブルから伝送される RF ノイズは、両方の導体から発生する傾向があります。電子機器に出入りするケーブル上のコモン モード信号を排除することは、電磁両立性を確保するために重要です。無線信号の送受信を意図していない限り、電子設計者は通常、コモン モードの影響を最小限に抑えるか排除するように電子回路を設計します。

• 差動増幅器または受信機は、例えばペアを構成するワイヤ間の電圧差にのみ反応します。この方法は、信号が DC バイアスを介して送信される計測機器に特に適しています。非常に高いコモンモード除去比を必要とする非常に高い出力インピーダンスを持つセンサーの場合、差動増幅器は入力バッファと組み合わせて計測アンプを形成します。
• 一対の信号線がインダクタ内を同じ経路で通るインダクタ。例えば、イーサネットの磁気回路で使用されるバイファイラ巻き線構成など。 ^[1] AC信号とDC信号に有効ですが、高周波のコモンモード信号のみをフィルタリングします。
• トランスはAC信号にのみ有効で、あらゆる形式のコモンモードノイズをフィルタリングしますが、バイファイラ巻きコイルと組み合わせて使用​​​​することで、トランスを介した高周波コモンモード信号の容量結合を排除することもできます。ツイストペアイーサネットで使用されます。^[2]

コモンモードフィルタリングは、電磁両立性の目的でノイズの流出を防ぐためにも使用できます。

• 高周波コモンモード信号（例：コンピュータ回路からのRFノイズ）は、ケーブルの外側にクランプされたフェライトビーズを使用してブロックされる場合があります。これらは、ジャックソケットの近くにあるラップトップコンピュータの電源、および高品質のマウスやプリンタのUSBケーブルやHDMIケーブルでよく見られます。^[3]

• スイッチング電源には、スイッチング信号ノイズが主配線に戻るのを防ぐためのコモンモードおよび差動モードのフィルタリングインダクタが含まれています。^[4]

コモンモード除去比は、回路がコモンモード干渉をどの程度除去できるかを測る指標です。

 この記事には、連邦規格 1037Cのパブリック ドメイン マテリアルが組み込まれています。一般調達局。2022 年 1 月 22 日にオリジナルからアーカイブされました。