コモンモード信号

電気工学において、コモンモード信号とは、電気機器の両入力端子に存在する同一の電圧成分のことである。電気通信においては、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る。

コモンモード干渉（CMI）は、コモンモード信号の一種です。コモンモード干渉とは、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のことです。

ほとんどの電気回路では、目的の信号は2本の導体間の差動電圧によって伝送されます。これらの導体の電圧がU1とU2である場合_、コモン_モード信号はこれらの電圧の平均値になります。

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

ローカルコモンまたは接地を基準とした場合、コモンモード信号は2線式ケーブルの両方の線に同相かつ等しい振幅で現れます。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への電圧のベクトル和の半分です。このような信号は、以下の1つ以上の発生源から生じる可能性があります。

• 放射された信号は両方の線路に均等に結合され、
• ドライバ回路で生成された信号コモンからのオフセット、または
• 送信地点と受信地点間の接地電位差。

ケーブルに誘起されるノイズ、またはケーブルから送信されるノイズは、通常コモンモードで発生します。これは、2線式ケーブルでは両方の導体が同じ信号を拾う傾向があるためです。同様に、ケーブルから送信されるRFノイズも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除去することは、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目的としていない限り、電子回路設計者は一般的にコモンモードの影響を最小限に抑えるか、あるいは完全に排除するように設計します。

• 差動増幅器または差動受信機は、例えば一対のワイヤ間の電圧差にのみ反応します。この方式は、DCバイアスを介して信号が伝送される計測機器に特に適しています。出力インピーダンスが非常に高く、非常に高い同相除去比を必要とするセンサの場合、差動増幅器は入力バッファと組み合わせて計測増幅器を構成します。
• 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、イーサネット磁気回路で使用されるような二重巻線構成。 ^{[ 1 ]} AC信号とDC信号に有用だが、高周波コモンモード信号のみをフィルタリングする。
• トランスは交流信号のみに有効で、あらゆる形態のコモンモードノイズをフィルタリングしますが、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ために、二重巻線コイルと組み合わせて使用​​されることがあります。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、電磁両立性の観点からノイズの外部への漏洩を防ぐためにも使用されることがある。

• 高周波コモンモード信号（例えば、コンピュータ回路からのRFノイズ）は、ケーブルの外側にフェライトビーズをクランプすることで遮断できます。これらは、ノートパソコンの電源ジャックソケット付近や、高品質のマウスやプリンタのUSBケーブル、HDMIケーブルなどでよく見られます。^{[ 3 ]}

• スイッチング電源には、スイッチング信号ノイズが主電源配線に戻ってくるのを阻止するためのコモンモードおよびディファレンシャル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 ]}

同相除去比とは、回路が同相干渉をどれだけ効果的に除去できるかを示す指標である。

 この記事は、連邦規格1037C（一般調達局）からのパブリックドメイン資料を組み込んでいます。 2022年1月22日にオリジナルからアーカイブされました。