"Ground" als Konzept bedarf einiger Klarstellung. Wenn Sie nur eine Signalleitung und eine Masse haben, ist es schwierig, den Unterschied zu erkennen. Aber wenn noch etwas los ist, ist es wichtig.

Alle Wechselstromsignale beinhalten einen Stromfluss , selbst wenn sie als Spannung am Empfänger gemessen werden. Sie müssen mindestens die parasitäre Kapazität des Empfängers laden / entladen, und das Signalkabel hat auch eine Kapazität zur Erde. Beachten Sie, dass das Gleichtaktverhalten nur gilt, wenn die beiden Drähte dieselbe Länge haben und einen konstanten Abstand voneinander haben.

Wenn Sie also ein Signalkabel und ein Erdungskabel haben, ist der Strom im Signal Draht muss mit einem entsprechenden Strom in der anderen Richtung im Erdungskabel übereinstimmen. Wenn Sie viele Signale haben, enthält das Erdungskabel eine zusammengepresste Kopie aller Signale. Daher ist es vorteilhaft, dass jedes Signal seinen eigenen Boden hat. Wenn Sie sich VGA ansehen, werden Sie feststellen, dass jedes Signal dadurch seinen eigenen Boden bekommt. Wenn Sie sich die 80-polige IDE ansehen, befindet sich zwischen jedem Signalpaar ein Erdungskabel im Flachbandkabel. Diese sollen verhindern, dass die Signaldrähte Ströme ineinander induzieren ("Übersprechen").

Sobald Sie akzeptiert haben, dass jedes Signal eine eigene angepasste Masse haben muss, ist es natürlicher, die beiden als angepasste Masse zu betrachten koppeln, trennen Sie eine von Masse und verbinden Sie die beiden über ein Abschlusswiderstandsnetzwerk miteinander und treiben / lesen Sie sie als Differenzsignal.

Der Unterschied besteht darin, dass die Differenzleitungen in der Gleichtaktimpedanz (gegen Masse) angepasst sind, so dass durch die Leitungen induziertes oder kapazitiv mit den Leitungen gekoppeltes Rauschen dazu neigt, Gleichtaktrauschen zu sein und somit zurückgewiesen zu werden.

Ein differentiell angesteuertes Kabel erzeugt keine effektive Fernfeldstörung - was von einem Draht erzeugt wird, wird vom anderen gelöscht. Bisher sprechen alle über Anfälligkeit, aber die große Sache für mich ist, dass zwei gegenphasige Signale, die über zwei Drähte übertragen werden (z. B. Twisted Pair), möglicherweise lokale E- und H-Felder erzeugen, diese Felder sich jedoch effektiv aufheben in kurzer Entfernung.

Wenn Sie ein Single-Ended-Signal wie dieses übertragen würden, wäre die Fernfeldstörung erheblich größer.

warum nicht einfach das Signalpaar wie folgt machen:

D + = V_SIGNAL

D- = V_GROUND

Ich nehme an Sie meinen, dass das Signal V_GROUND an dem einen oder anderen Ende der Verbindung mit der Schaltungsmasse verbunden ist. Möglicherweise an beiden Enden.

Wenn Sie dies tun, führen Sie keine Differenzsignalisierung mehr durch, sondern eine einfache alte Single-Ended- oder unsymmetrische Signalisierung.

Die Frage, die Sie sich wirklich stellen, lautet also: Wann verwenden wir Differenzsignale und wann verwenden wir Single-Ended-Signale?

Single-Ended-Signale werden in vielen Situationen verwendet. Die meisten Spuren auf einer Leiterplatte sind normalerweise unsymmetrische Signale. Für kurze Verbindungen mit sich langsam ändernden Signalen über ein Flachbandkabel zwischen Karten verwenden wir häufig Single-Ended-Signale. Selbst für lange Verbindungen zwischen Boxen können immer noch unsymmetrische Signale verwendet werden.

Um jedoch eine gute Störfestigkeit und geringe Strahlungsemissionen zu erzielen, benötigen unsymmetrische Signale für relativ schnelle Signale über "große" Entfernungen normalerweise ein abgeschirmtes Kabel. wie Koax.

Aber Koax ist teurer als das mittlerweile allgegenwärtige UTP-Kabel (Unshielded Twisted Pair).

Also möchten wir lieber, wenn wir damit durchkommen können, Verwenden Sie UTP.

Wenn wir nun ein Signal auf einer Leitung einer UTP-Verbindung ansteuern, können wir, wie Sie sagen, Gleichtaktstörungen beseitigen, indem wir das Signal am anderen Ende mit einem Differenzempfänger empfangen ( V_SIGNAL = V + - V-). Aber schauen Sie sich das Signal an, das wir über das Kabel senden. Das Signal, das wir erzeugen, hat eine wesentliche Gleichtaktkomponente.

V_CM = 0,5 * (D + + D-)

Aufgrund dieses Gleichtaktsignals wird unser System wahrscheinlich stark strahlen, was den Verkauf in den meisten Ländern erschwert.

Wir verwenden also differenzielle Signale, um kostengünstige UTP-Verkabelungen mit angemessenen (hoffentlich den Standards entsprechenden) Strahlungsemissionen zu verwenden. In einigen Fällen bevorzugen wir möglicherweise immer noch unsymmetrische Signale an abgeschirmten Kabeln, wenn die Systemanforderungen (sehr niedrige Emissionen oder sehr strenge Immunitätsanforderungen) die Kosten rechtfertigen.

Selbst über kurze Entfernungen innerhalb einer Box können wir Differenzsignale verwenden auf ungedrehten Kabeln (z. B. herkömmlichen Flachbandkabeln), um die Emissionen zu geringeren Kosten als bei Verwendung abgeschirmter Kabel zu reduzieren.

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Was ist das? typischer Rückweg für Strom, der auf dem Differenzpaar angesteuert wird?

Die Ströme auf den beiden Leitern eines Differenzpaars (für ein Differenzsignal) sind gleich und entgegengesetzt. Sie könnten sagen, dass jeder der Leiter der Rückweg für den anderen ist, oder Sie könnten sagen, dass der Nettostrom Null ist, sodass kein Rückweg erforderlich ist.

Natürlich, wenn Sie einen gemeinsamen Leiter starten -Modus-Signal auf dem Differentialpaar, sein Strom muss irgendwie zurückkehren. Wenn für das Gleichtaktsignal kein Rückweg vorgesehen ist, kann es über eine große Schleife laufen und erhebliche EMV-Probleme verursachen.

Was genau bewirkt die Differenzpaar-Signalisierung, die die EMR-Löschung verursacht?

1. Da die beiden Drähte eng miteinander verbunden sind, befindet sich zwischen ihnen ein kleiner Schleifenbereich, sodass die Möglichkeit zur Erzeugung von Magnetfeldern gering ist. Mit einer gut konzipierten Single-Ended-Übertragungsleitung können Sie dasselbe erreichen.

2. Bei Twisted Pair haben Sie Wechselschleifen, bei denen das Magnetfeld in entgegengesetzte Richtungen verläuft. Im Fernfeld neigen die Beiträge der Wechselschleifen dazu, sich gegenseitig aufzuheben, was zu sehr wenig Strahlung führt. Es wird auch einen ähnlichen Effekt für die Anfälligkeit geben.

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Was Sie vermissen, ist die Störfestigkeit.

Angenommen, Sie haben zwei Leitungen, eine bei +5 V und eine bei -5V. Der Unterschied zwischen ihnen beträgt 10 V.

Sagen wir nun, 1 V Rauschen wird gleichermaßen in jede Leitung induziert. Die + 5V-Leitung wird zu + 6V und die -5V-Leitung wird zu -4V (5 + 1 = 6, -5 + 1 = -4).

Der Unterschied zwischen den beiden Leitungen beträgt immer noch 10V. Das Rauschen wurde aufgehoben und das ursprüngliche Signal ist noch intakt.

Dies ist der Hauptpunkt der Differenzsignalisierung.