Shto e preferuar Set Homepage
pozita:Fillimi >> Lajme >> elektron

Produkte Category

Produkte Tags

FMUSER Faqe

Bazat: Sinjalizimi me një fund dhe diferencial

Date:2022/1/6 18:58:09 Hits:


Së pari, ne duhet të mësojmë disa baza rreth asaj se çfarë është sinjalizimi me një fund përpara se të kalojmë mbi sinjalizimin diferencial dhe karakteristikat e tij.

Sinjalizimi me një fund

Sinjalizimi me një fund është një mënyrë e thjeshtë dhe e zakonshme e transmetimit të një sinjali elektrik nga një dërgues në një marrës. Sinjali elektrik transmetohet nga një tension (shpesh një tension i ndryshueshëm), i cili i referohet një potenciali fiks, zakonisht një nyje 0 V e referuar si "tokë".

Një përcjellës mbart sinjalin dhe një përcjellës mbart potencialin e përbashkët të referencës. Rryma e lidhur me sinjalin udhëton nga dërguesi në marrës dhe kthehet në furnizimin me energji përmes lidhjes së tokës. Nëse transmetohen sinjale të shumta, qarku do të kërkojë një përcjellës për çdo sinjal plus një lidhje të përbashkët të tokës; kështu, për shembull, 16 sinjale mund të transmetohen duke përdorur 17 përcjellës.

 

Topologji me një fund

Sinjalizimi diferencial

Sinjalizimi diferencial, i cili është më pak i zakonshëm se sinjalizimi me një fund, përdor dy sinjale të tensionit plotësues për të transmetuar një sinjal informacioni. Pra, një sinjal informacioni kërkon një palë përçuesish; njëri bart sinjalin dhe tjetri sinjalin e përmbysur.

 

Diferencial me një skaj: Diagrami i përgjithshëm i kohës

 

Marrësi nxjerr informacion duke zbuluar diferencën potenciale midis sinjaleve të përmbysur dhe jo të përmbysur. Dy sinjalet e tensionit janë "të balancuar", që do të thotë se ata kanë amplitudë të barabartë dhe polaritet të kundërt në krahasim me një tension të modalitetit të përbashkët. Rrymat e kthimit që lidhen me këto tensione janë gjithashtu të balancuara dhe kështu anulojnë njëra-tjetrën; për këtë arsye, mund të themi se sinjalet diferenciale kanë (idealisht) rrymë zero që rrjedh nëpër lidhjen e tokës.

Me sinjalizimin diferencial, dërguesi dhe marrësi nuk ndajnë domosdoshmërisht një referencë të përbashkët. Megjithatë, përdorimi i sinjalizimit diferencial nuk do të thotë që ndryshimet në potencialin e tokës midis dërguesit dhe marrësit nuk kanë asnjë efekt në funksionimin e qarkut.

Nëse transmetohen sinjale të shumta, nevojiten dy përçues për çdo sinjal, dhe shpesh është e nevojshme ose të paktën e dobishme të përfshihet një lidhje tokësore, edhe kur të gjitha sinjalet janë diferenciale. Kështu, për shembull, transmetimi i 16 sinjaleve do të kërkonte 33 përcjellës (krahasuar me 17 për transmetimin me një skaj). Kjo tregon një disavantazh të dukshëm të sinjalizimit diferencial.

 

Topologjia e sinjalizimit diferencial

Përfitimet e sinjalizimit diferencial

Megjithatë, ka përfitime të rëndësishme të sinjalizimit diferencial që mund të kompensojë më shumë numrin e përçuesve.

Rryma pa kthim

Meqenëse nuk kemi (idealisht) asnjë rrymë kthimi, referenca e tokës bëhet më pak e rëndësishme. Potenciali i tokës madje mund të jetë i ndryshëm tek dërguesi dhe marrësi ose të lëvizë brenda një diapazoni të caktuar të pranueshëm. Megjithatë, duhet të jeni të kujdesshëm sepse sinjalizimi diferencial i lidhur me DC (si USB, RS-485, CAN) në përgjithësi kërkon një potencial të përbashkët tokësor për të siguruar që sinjalet të qëndrojnë brenda tensionit maksimal dhe minimal të lejueshëm të modalitetit të përbashkët të ndërfaqes.

Rezistenca ndaj EMI-së hyrëse dhe Crosstalk-ut

Nëse EMI (ndërhyrja elektromagnetike) ose ndërthurja (dmth. EMI e gjeneruar nga sinjalet e afërta) futet nga jashtë përçuesve diferencialë, i shtohet në mënyrë të barabartë sinjalit të përmbysur dhe jo të përmbysur. Marrësi i përgjigjet ndryshimit të tensionit midis dy sinjaleve dhe jo tensionit me një fund (dmth., i referuar në tokë), dhe kështu qarku i marrësit do të reduktojë shumë amplituda e ndërhyrjes ose ndërlidhjes.

Kjo është arsyeja pse sinjalet diferenciale janë më pak të ndjeshme ndaj EMI, ndërlidhjes ose çdo zhurmë tjetër që bashkohet në të dy sinjalet e çiftit diferencial.

Reduktimi i EMI-së dalëse dhe i ndërlidhur

Tranzicionet e shpejta, të tilla si skajet në rritje dhe në rënie të sinjaleve dixhitale, mund të gjenerojnë sasi të konsiderueshme të EMI. Të dy sinjalet me një fund dhe diferencial gjenerojnë EMI, por dy sinjalet në një çift diferencial do të krijojnë fusha elektromagnetike që janë (idealisht) të barabarta në madhësi, por të kundërta në polaritet. Kjo, në lidhje me teknikat që ruajnë afërsinë midis dy përçuesve (siç është përdorimi i kabllove me çifte të përdredhur), siguron që emetimet nga dy përçuesit të anulojnë në masë të madhe njëri-tjetrin.

Funksionimi me tension të ulët

Sinjalet me një fund duhet të mbajnë një tension relativisht të lartë për të siguruar raportin e duhur sinjal-zhurmë (SNR). Tensionet e zakonshme të ndërfaqes me një skaj janë 3.3 V dhe 5 V. Për shkak të rezistencës së tyre të përmirësuar ndaj zhurmës, sinjalet diferenciale mund të përdorin tensione më të ulëta dhe të ruajnë ende SNR adekuate. Gjithashtu, SNR e sinjalizimit diferencial rritet automatikisht me një faktor dysh në krahasim me një zbatim ekuivalent me një fund, sepse diapazoni dinamik në marrësin diferencial është dy herë më i lartë se diapazoni dinamik i secilit sinjal brenda çiftit diferencial.

Aftësia për të transferuar me sukses të dhëna duke përdorur tensione më të ulëta të sinjalit vjen me disa përfitime të rëndësishme:

  • Mund të përdoren tensione më të ulëta të furnizimit.
  • Tranzicione më të vogla të tensionit
    • zvogëloni EMI të rrezatuar,
    • zvogëloni konsumin e energjisë dhe
    • lejojnë frekuenca më të larta funksionimi.

Gjendja e lartë ose e ulët dhe koha e saktë

A keni menduar ndonjëherë se si vendosim saktësisht nëse një sinjal është në një gjendje logjike të lartë apo logjike të ulët? Në sistemet me një skaj, duhet të kemi parasysh tensionin e furnizimit me energji, karakteristikat e pragut të qarkut të marrësit, ndoshta vlerën e një tensioni referencë. Dhe sigurisht që ka variacione dhe toleranca, të cilat sjellin pasiguri shtesë në pyetjen logjike të lartë ose logjike të ulët.

Në sinjalet diferenciale, përcaktimi i gjendjes logjike është më i drejtpërdrejtë. Nëse tensioni i sinjalit jo të përmbysur është më i lartë se tensioni i sinjalit të përmbysur, ju keni logjikë të lartë. Nëse tensioni jo i përmbysur është më i ulët se tensioni i përmbysur, ju keni logjikë të ulët. Dhe kalimi midis dy gjendjeve është pika në të cilën sinjalet jo të përmbysur dhe të përmbysur kryqëzohen - dmth, pika e kryqëzimit.

Kjo është një arsye pse është e rëndësishme të përputhen gjatësitë e telave ose gjurmëve që bartin sinjale diferenciale: për saktësi maksimale të kohës, dëshironi që pika e kryqëzimit të korrespondojë saktësisht me kalimin logjik, por kur dy përçuesit në çift nuk janë të barabartë. gjatësia, diferenca në vonesën e përhapjes do të bëjë që pika e kryqëzimit të zhvendoset.

Aplikime

Aktualisht ka shumë standarde të ndërfaqes që përdorin sinjale diferenciale. Këto përfshijnë sa vijon:

  • LVDS (Sinjalizim diferencial me tension të ulët)
  • CML (Logjika e modalitetit aktual)
  • RS485
  • RS422
  • Ethernet
  • MUND
  • USB
  • Audio i balancuar me cilësi të lartë

Është e qartë se avantazhet teorike të sinjalizimit diferencial janë konfirmuar nga përdorimi praktik në aplikime të panumërta të botës reale.

Teknikat bazë të PCB-ve për drejtimin e gjurmëve diferenciale

Së fundi, le të mësojmë bazat se si gjurmohen diferenciale në PCB. Drejtimi i sinjaleve diferenciale mund të jetë paksa kompleks, por ka disa rregulla bazë që e bëjnë procesin më të drejtpërdrejtë.

Përputhja e gjatësisë dhe gjatësisë - Mbajeni të barabartë!

Sinjalet diferenciale janë (idealisht) të barabarta në madhësi dhe të kundërta në polaritet. Kështu, në rastin ideal, asnjë rrymë kthimi neto nuk do të rrjedhë nëpër tokë. Kjo mungesë e rrymës së kthimit është një gjë e mirë, kështu që ne duam të mbajmë gjithçka sa më ideale të jetë e mundur, dhe kjo do të thotë se na duhen gjatësi të barabarta për dy gjurmët në një çift diferencial.

Sa më e lartë të jetë koha e ngritjes/rënies së sinjalit tuaj (të mos ngatërrohet me frekuencën e sinjalit), aq më shumë duhet të siguroheni që gjurmët të kenë të njëjtën gjatësi. Programi juaj i paraqitjes mund të përfshijë një veçori që ju ndihmon të rregulloni mirë gjatësinë e gjurmëve për çiftet diferenciale. Nëse keni vështirësi për të arritur gjatësinë e barabartë, mund të përdorni teknikën "meander".

 

Një shembull i një gjurme të gjarpëruar

Gjerësia dhe hapësira - Mbajeni konstante!

Sa më afër të jenë përcjellësit diferencialë, aq më i mirë do të jetë bashkimi i sinjaleve. EMI e gjeneruar do të anulohet në mënyrë më efektive dhe EMI e marrë do të bashkohet në mënyrë më të barabartë në të dy sinjalet. Prandaj, përpiquni t'i afroni ato vërtet.

Ju duhet t'i drejtoni përçuesit e çifteve diferenciale sa më larg sinjaleve fqinje, në mënyrë që të shmangni ndërhyrjet. Gjerësia dhe hapësira ndërmjet gjurmëve tuaja duhet të zgjidhen sipas impedancës së synuar dhe duhet të qëndrojnë konstante gjatë gjithë gjatësisë së gjurmëve. Pra, nëse është e mundur, gjurmët duhet të mbeten paralele ndërsa udhëtojnë rreth PCB-së.

Impedanca – Minimizo variacionet!

Një nga gjërat më të rëndësishme që duhet bërë kur dizajnoni një PCB me sinjale diferenciale është të zbuloni rezistencën e synuar për aplikacionin tuaj dhe më pas të vendosni çiftet tuaja diferenciale në përputhje me rrethanat. Gjithashtu, mbani sa më të vogla variacionet e impedancës.

Impedanca e linjës suaj diferenciale varet nga faktorë të tillë si gjerësia e gjurmës, bashkimi i gjurmëve, trashësia e bakrit dhe grumbullimi i materialit dhe shtresave të PCB-së. Merrni parasysh secilën prej tyre ndërsa përpiqeni të shmangni çdo gjë që ndryshon rezistencën e plotë të çiftit tuaj diferencial.

Mos i drejtoni sinjalet me shpejtësi të lartë mbi një hendek midis zonave të bakrit në një shtresë të rrafshët, sepse kjo ndikon gjithashtu në rezistencën tuaj. Mundohuni të shmangni ndërprerjet në aeroplanët e tokës.

Rekomandime për paraqitjen – Lexoni, analizoni dhe mendoni shumë!

Dhe, së fundi, por jo më pak e rëndësishme, është një gjë shumë e rëndësishme që duhet të bëni kur rutoni gjurmët diferenciale: Merrni fletën e të dhënave dhe/ose shënimet e aplikacionit për çipin që dërgon ose merr sinjalin diferencial, lexoni rekomandimet e paraqitjes dhe analizoni ato nga afër. Në këtë mënyrë ju mund të zbatoni paraqitjen më të mirë të mundshme brenda kufizimeve të një dizajni të veçantë.

Përfundim

Sinjalizimi diferencial na lejon të transmetojmë informacion me tensione më të ulëta, SNR të mirë, imunitet të përmirësuar ndaj zhurmës dhe shpejtësi më të larta të të dhënave. Nga ana tjetër, numri i përcjellësve rritet dhe sistemi do të ketë nevojë për transmetues dhe marrës të specializuar në vend të IC-ve standarde dixhitale.

Në ditët e sotme, sinjalet diferenciale janë pjesë e shumë standardeve, duke përfshirë LVDS, USB, CAN, RS-485 dhe Ethernet, dhe kështu të gjithë duhet të jemi (të paktën) të njohur me këtë teknologji. Nëse jeni duke projektuar në të vërtetë një PCB me sinjale diferenciale, mos harroni të konsultoni fletët përkatëse të të dhënave dhe shënimet e aplikacionit dhe nëse është e nevojshme lexoni përsëri këtë artikull!

Lini një mesazh 

Emër *
Email *
Numri telefonit
Adresa
kod Shih kodin e verifikimit? Kliko rifreskoni!
mesazh
 

Lista mesazh

Comments Loading ...
Fillimi| Rreth nesh| Produkte| Lajme| Shkarko| mbështetje| Feedback| Kontaktoni| Shërbime

Kontakt: Zoey Zhang Web: www.fmuser.net

Whatsapp / Wechat: +86 183 1924 4009

Skype: tomleequan Email: [email mbrojtur] 

Facebook: FMUSERBROADCAST Youtube: FMUSER ZOEY

Adresa në anglisht: Room305, HuiLanGe, Nr.273 HuangPu Road West, TianHe District., Guangzhou, China, 510620 Adresa në gjuhën kineze: 广州市天河区黄埔大道西273尷