Common Mode (공통 모드)
전자 제품에서 일반적으로 평형 라인의 두 도체 모두에서 동일한 신호입니다. 해당 라인에 걸쳐 있는 변압기 권선은 공통 모드 신호를 무시합니다. 차동 모드와 반대입니다.
이것을 상상해 보세요…
전기를 전달하는 전력선을 생각해 보세요. 두 개의 전선이 있죠? 이제 두 전선이 동일한 신호를 전달한다고 상상해 보세요. 그것이 “공통 모드”입니다!
왜 신경 써야 할까요?
전자 제품의 세계에서는 종종 신호의 차이에 집중하고 싶어하지, 공통적으로 가지고 있는 것에 집중하고 싶어하지 않기 때문입니다. 바로 여기서 “차동 모드“가 등장합니다. 이는 공통 모드의 반대이며 각 전선이 전달하는 고유한 정보를 나타냅니다.
변압기의 마법
재미있는 사실이 있습니다. 변압기라고 하는 특수 구성 요소가 실제로 공통 모드 신호를 무시할 수 있습니다! 변압기는 권선에서 신호 간의 차이를 처리하도록 설계되었기 때문입니다.
요약하면…
- 공통 모드: 평형 라인의 두 도체 모두에서 동일한 신호입니다.
- 차동 모드: 고유한 정보를 전달하는 신호 간의 차이입니다.
- 변압기: 공통 모드 신호를 효과적으로 무시하고 차이에 집중할 수 있습니다.
- 신호 전송:
- 장점: 두 개의 선 간의 전류 차이에 반응하도록 설계된 변압기는 공통 모드 신호를 효과적으로 무시합니다. 이는 많은 외부 간섭이 평형 전송 라인에서 공통 모드 신호로 나타나기 때문에 노이즈 제거에 도움이 됩니다.
- 단점: 변압기가 공통 모드 신호를 차단할 수 있지만, 회로의 다른 구성 요소는 이러한 고유한 기능을 갖지 못할 수 있습니다. 제대로 처리하지 않으면 공통 모드 노이즈가 원하는 신호에 영향을 미칠 수 있습니다.
- 전자기적 호환성(EMC):
- 장점: 회로에서 공통 모드 전류를 최소화하는 것은 우수한 EMC 성능에 필수적입니다. 이러한 전류는 안테나처럼 작동하여 전자기 간섭을 방출하고 근처 장치를 방해할 수 있습니다.
- 단점: 낮은 공통 모드 방출을 달성하려면 신중한 회로 설계와 특정 필터링 기술의 사용이 필요한 경우가 많습니다. 이는 복잡성을 더하고 설계의 전체 비용을 잠재적으로 증가시킬 수 있습니다.
- 암호화 하드웨어:
- 장점: 안전한 암호화 하드웨어를 설계할 때 공통 모드 동작을 이해하는 것이 중요합니다. 공격자는 공통 모드 방출을 부채널로 악용하여 비밀 키를 추출할 수 있습니다. 이러한 방출을 최소화함으로써 암호화 구현을 특정 부채널 공격에 더욱 저항할 수 있도록 만들 수 있습니다.
- 단점: 설계자는 공통 모드 방출을 잠재적인 취약성으로 고려해야 하므로 안전한 개발 프로세스에 복잡성이 추가됩니다. 대책의 효과를 보장하기 위해 특수 테스트 및 검증 절차가 필요할 수 있습니다.
친구와 함께 점프 로프를 잡고 있다고 상상해 보세요. 둘 다 동시에 로프를 들어 올리고 내리면서 파동을 만듭니다. 이 동시 동작은 공통 모드 신호와 같습니다. 즉, 양쪽에서 동일합니다.
공통 모드가 중요한 이유는 무엇일까요?
전자 제품에서 신호는 전선을 따라 이동합니다. 때로는 원치 않는 노이즈가 이러한 신호를 방해합니다. 이 노이즈를 점프 로프에 부는 바람처럼 생각해 보세요. 그러면 파동을 보는 것이 더 어려워집니다.
공통 모드 신호는 양쪽 전선 모두에 동일하게 영향을 미치는 노이즈의 한 유형입니다. 바람이 점프 로프의 양쪽에 영향을 미치는 것처럼, 이 노이즈는 정보의 명확한 전송을 방해할 수 있습니다.
공통 모드에 어떻게 대처할까요?
다행히 이 원치 않는 노이즈를 필터링하는 방법이 있습니다. 변압기와 같은 특수 구성 요소를 사용하여 원하는 신호가 통과하도록 허용하면서 공통 모드 신호를 차단할 수 있습니다.
예를 들어 다음과 같습니다.
- 친구와 함께 점프 로프를 잡고 있는 동안 노이즈 캔슬링 헤드폰을 착용하고 있다고 상상해 보세요. 헤드폰은 바람(공통 모드 노이즈)을 차단하지만 서로의 소리(원하는 신호)는 들을 수 있습니다.
공통 모드 신호를 이해하고 관리함으로써 전자 장치에서 더 명확하고 신뢰할 수 있는 통신을 보장할 수 있습니다.