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屏蔽双绞线抑制共模干扰的原理

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屏蔽双绞线抑制共模干扰的原理

February 10, 2026

双绞线由两根绝缘导线绞合而成,特别适合差分信号传输。与平行导线相比,它能更有效地抑制干扰。双绞线的特性体现在以下两个方面:

 

1.消除电容耦合

与平行导线相比,双绞线中每根导线与干扰源或地之间的耦合电容值更接近,从而产生更平衡的阻抗,如图 1 所示。

twisted pair cable图 1

由于双绞线紧密缠绕在一起,两根导线与噪声源之间的耦合电容以及对地阻抗基本相同。从噪声源流入两条信号线的干扰电流基本相等,两条信号线之间的阻抗差保持不变。来自耦合电容的电流被转换为共模干扰。如图2所示,C1=C2且Z1=Z2,因此从干扰源流入C1和C2的电流相等,这意味着线路1和线路2上产生的电压相等,Vn=0。由于差分信号传输方式具有优异的共模抑制能力,因此可以消除电容耦合的影响。

Differential signaling图 2

2.消除感应耦合

如果使用平行线,两条信号线会形成一个非常窄的环路,容易受到环境磁场干扰。双绞线的结构是将传输线的两根导线以固定的间隔绞合在一起,使得磁场感应的电动势在每个相邻的“小环路”处方向相反,从而依次相互抵消。从电路角度来看,每个相邻“小环路”处的互感与噪声源方向相反,导线的总互感为零。如图3所示,当平行线受到外部磁场干扰时,两根导线中的感应电流无法相互抵消,从而产生较大的感应电压,影响信号传输。而双绞线的结构则使得导线中的感应电流相互抵消,防止了感应电压的产生。

Anti-interference

在差分传输应用中,双绞线可以消除与外部干扰源的容性耦合和感性耦合。因此,双绞线广泛应用于CAN和RS-485等差分信号传输应用中。

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