Znaczenie zrównoważonej linii przesyłowej?

Proste pytanie, co to znaczy mieć linię transmisyjną (w moim przypadku RS-485) zrównoważoną vs niezrównoważoną?

Dwie linie sygnałowe są odbijane lustro wokół centralnego punktu odniesienia - często, ale niekoniecznie uziemione. Kiedy jeden jest „w górę” w stosunku do punktu odniesienia, drugi jest „: w dół” w równej wysokości. Średni poziom jest zawsze zerowy w stosunku do odniesienia.

W systemie cyfrowym sterownik stosuje + v / -V dla np. Logicznego 1 i -V / + V dla logicznego 0.

Porównuje się to do systemu niezrównoważonego, w którym jedną linię można uznać za linię odniesienia (często uziemioną), a drugą wahania względem niej. np. w systemie RS232 logiczne 1 = -12V nominalne i logiczne 0 = + 12V nominalne. Kiedy 1 jest wysyłany, nogi ae mają wartość -12/0, a gdy 0 jest wysyłane, nogi są na +12/0.

Zrównoważony system jest z natury bardziej odporny na hałas. W przypadku zasilania skrętką para indukowana w parze ma taką samą amplitudę w obu nogach, a sygnały różnicowe nadal mają tę samą amplitudę +/- lub - / + względem niej. Poziomy hałasu mogą więc być większe niż sygnał, a system nadal będzie działał.

Telefonia głosowa w standardowych systemach telefonicznych wykorzystuje zbalansowane sygnały analogowe. Maksymalny poziom transmisji wynosi zwykle około -10 dBm, gdzie 0 dBm = 600 mV przy 600 omach = 1 mW. Sygnały końca linii klienta mogą być o 10–20 dB niższe i nadal działać „po modzie”. Pomimo tego niskiego poziomu sygnału na parze kabli może występować wiele woltów indukowanego (zwykle 50 Hz lub 60 Hz) szumu nie słyszeć żadnego „buczenia”.
Lekko niezrównoważić linię i WSZYSTKO, co usłyszysz, to szum.

Zrównoważony oznacza, że ​​impedancje w każdej linii są dopasowane, więc każda interferencja będzie indukować takie samo napięcie na każdej linii, która zostanie następnie anulowana przez odbiornik różnicowy. Sygnały nie muszą być symetryczne, aby to działało.

EDYCJA - Chociaż często sygnały są symetryczne, nie muszą być dla połączenia zbalansowanego. Oto jeden przykład niesymetrycznego zbalansowanego wyjścia ( stąd ):

Kolejny zrównoważony, ale asymetryczny obwód audio ( stąd ):

Mówią:

Przedwzmacniacz jest bardzo podobny do przedwzmacniacza DoZ - topologia jest identyczna, ale została zmodyfikowana w celu użycia niższego napięcia zasilania. Wzmacniacz jest jednoczęściowym obwodem sprzężenia zwrotnego prądu klasy A, który ma wyjątkowo dobrą liniowość, szerokie pasmo i jest bezwarunkowo stabilny. Koraliki ferrytowe (F1 i F2) są zalecane na wyjściach. Pokazane styki wyjściowe są normalnymi połączeniami do złącza audio XLR, z pinem 1 jako masą, pin 2 jest „gorący”, a pin 3 to powrót audio („zimny”). Wyjście jest właściwie zbalansowane, ale asymetryczne - jest to bardzo powszechne, a ten sam podstawowy pomysł jest wykorzystywany przez wiele mikrofonów studyjnych klasy premium.

Supercat wspomniał o MIDI, wygląda na to, że używa asymetrycznego połączenia symetrycznego:

Powyższa strona mówi:

W rzeczywistości głównym celem projektowym MIDI, jak widać w wyjaśnieniu specyfikacji elektrycznej w dokumencie specyfikacji MIDI, jest zapobieganie powstawaniu pętli uziemienia, które mogłyby wystąpić w przypadku kabli MIDI. Odbywa się to poprzez zastosowanie zrównoważonej pętli prądowej przez optoizolator i uziemienie tylko wyjść MIDI. Złącze MIDI IN nie jest uziemione do obudowy odbiornika. Po prawidłowym wykonaniu nie ma pętli uziemienia i nie ma szumu ani innych dźwięków spowodowanych przez konfigurację MIDI.

Również ta strona zawiera pewne informacje, podobnie jak Wiki

Cytaty z powyższego:

ESP mówi:

„Obwód, który odbiera ten sygnał w mikserze, nazywa się wzmacniaczem różnicowym, a ta przeciwna biegunowość przewodów jest niezbędna do jego działania”. . To, podobnie jak wiele objaśnień w druku (niektóre w innych szanowanych książkach), opisuje symetrię sygnału - „równą napięciu, ale przeciwną biegunowości” - ale nie wspomina nawet o najważniejszej funkcji zbalansowanego interfejsu.

SYMETRIA SYGNALIZACYJNA NIE MA absolutnie nic wspólnego z odrzuceniem hałasu - impedancja jest tym, co się liczy!

Wiki mówi:

W telekomunikacji i profesjonalnym sprzęcie audio linia zbalansowana lub para sygnałów zbalansowanych to linia transmisyjna składająca się z dwóch przewodników tego samego typu, z których każdy ma jednakową impedancję na całej długości i taką samą impedancję do ziemi i innych obwodów. 1Główną zaletą zrównoważonego formatu linii jest dobre odrzucanie szumu zewnętrznego. Typowymi formami linii zrównoważonej są dwuprzewodowe, używane do sygnałów o częstotliwości radiowej i skrętka, stosowane do niższych częstotliwości. Należy je skontrastować z niesymetrycznymi liniami, takimi jak kabel koncentryczny, który jest zaprojektowany tak, aby jego przewód powrotny był podłączony do uziemienia lub obwody, których przewód powrotny jest rzeczywiście uziemiony. Obwody symetryczne i niezrównoważone można łączyć za pomocą transformatora zwanego balunem. Obwody prowadzące linie zrównoważone muszą same być zrównoważone, aby zachować korzyści wynikające z równowagi. Można to osiągnąć przez sygnalizację różnicową, sprzężenie transformatora lub po prostu przez zrównoważenie impedancji w każdym przewodzie. Linie przenoszące sygnały symetryczne (te o jednakowych, ale przeciwnych napięciach do ziemi na każdej nodze) są często określane jako zrównoważone, ale to ma zupełnie inne znaczenie. Te dwa warunki nie są powiązane.

Więcej z Wiki:

Zrównoważony i różnicowy
Większość wyjaśnień linii zrównoważonych zakłada sygnały symetryczne (przeciwfazowe), ale jest to niefortunne zamieszanie - symetria sygnału i linie zrównoważone są całkowicie od siebie niezależne. Niezbędne w linii zbalansowanej są dopasowane impedancje w sterowniku, linii i odbiorniku. Warunki te zapewniają, że szum zewnętrzny wpływa równo na każdą nogę linii różnicowej, a zatem pojawia się jako sygnał trybu wspólnego, który jest usuwany przez odbiornik. Istnieją zrównoważone obwody napędowe, które mają doskonałe dopasowanie impedancji w trybie wspólnym między „nogami”, ale nie zapewniają sygnałów symetrycznych. 6Istnieją symetryczne sygnały różnicowe, aby zapobiec zakłóceniom z innymi obwodami - pola elektromagnetyczne są eliminowane przez prądy równe i przeciwne. Ale nie są one konieczne do odrzucenia zakłóceń z innych obwodów.

Linia zbalansowana to linia przesyłowa składająca się z dwóch przewodników tego
samego typu i jednakowej impedancji wzdłuż ich długości do masy i innych obwodów.

Linia niezbalansowana to linia transmisyjna, zwykle kabel koncentryczny, którego przewodniki mają nierówną impedancję względem ziemi; w przeciwieństwie do linii zrównoważonej.