共同阻抗管道

文章：Bob Witte

当房子里的别人用水时，你有没有洗过淋浴，发现水压力突然下降？在我最近的情况下，水温移位了一点但保持舒适，可能是由于龙头中的热/冷流量平衡。（有几种不同的机制可以内置成现代淋浴龙头，以保持恒定温度随压力。）

这让我提醒我通常用于介绍电子类的水流类比。有时被称为电子液压类比，是一种解释电流流量和欧姆法的方法（V = I / R）。

在该类比中，水压类似于电压或电压。水流量对应于电流，电荷流动。电阻类似于水流路径中的收缩，例如水管的逆尺寸（图1）。管道越小，水流量越大。与电线的直径相同。

随着水压在淋浴中掉落（并迅速恢复），我开始勾勒出我头部的类似电路。图2.显示水源喂养马桶和淋浴。我家中的水源是一个井泵，连接到压力罐，管子连接在卫生间和淋浴间。绘图底部的返回路径有点可疑，因为厕所并淋来地漏极进入化粪池系统并且不是闭环。化粪池系统确实排水到地面（污垢型地，而不是电气地）所以我想水可能最终使它回到源（井），但这是一个伸展。我会调用所有类比不完美的免责声明，但有些是有用的。如果你住在一个有下水道系统的地方，那么水最终可能会在净化后恢复到你的房子。

当卫生间有开/关开关（阀门）时，淋浴被建模为可变负载（在水龙头上转动手柄）。在所示的电路中，改变马桶开关的状况不会影响水流通过淋浴。因此，图2中的电路不解释淋浴时的水流。

图3.显示了一种更现实的配置，具有卫生间和淋浴，共用来自水箱的同一管道。现在我们可以看到切换厕所在可以对水流通过淋浴的效果。普通管电阻的存在意味着随着水流到马桶时，淋浴时的压力会下降。这种效果的幅度取决于公共管道的尺寸和马桶和淋浴的相对载荷。我们希望水管工预期了这个问题，并提供了足够大的管道来携带流量而没有过多的变化。

共用阻抗耦合

虽然我用水类比来介绍这个问题，但它在电气和电子电路中也很有名。在电气房布线中，我们经常看到灯稍微暗，因为电载量导通（例如，空调单元或激光打印机）。在电子系统中，这种现象通常被称为共用阻抗耦合。

图4.显示了一种基本的电子电路，可在电源和公共路径中具有共同的阻抗。公共路径通常被称为“接地”，这是那些可以容易地导致虚假安全性和差的电路性能的简化之一。R2的存在提醒：我们的共同或地系统具有可能影响电路性能的非零阻抗。图。图4包括模拟设备和数字设备，每个驱动独立的负载。当然，这是一个简化的模型，并且实际电路可能更复杂。

组合电源电流I1包括模拟和数字设备的电源电流。因此，公共阻抗R1的存在意味着对任一设备的电源电流可以影响输送到另一个设备的电源电压。无论是重要还是不依赖于设备的电源抑制。一些电路非常容忍电源变化，但其他电路可能非常敏感。

同样，常见阻抗，R2具有电流i₂流过它，包括器件的返回电流加上流过每个负载的电流（R3，R4）。所有四种电流都可以通过R2返回并导致其上的电压降。如果我们考虑电源的负端子是我们的零伏参考，那么设备和负载将看到一个₂×R2电压施加在公共连接上。来自任何一个设备的电源电流会导致其他设备的电压偏移。另外，来自任一设备的输出的信令电流可以引起电压的变化。常见场景是将噪声引入低电平模拟信号的大型快速切换数字信号。

有关更多的研究

我介绍了共同阻抗耦合的基本思想，可以应用于许多不同的电子应用。该概念对混合信号系统设计，集成电路设计，电源完整性工作，高速数字设计和电磁兼容性（EMC）工作非常重要。要深入了解，请查看下面的参考文献和相关文章。