Kết nối mặt đất trong tín hiệu khác biệt


8

Tôi có cần kết nối mặt đất khi kết nối tín hiệu vi sai giữa hai hệ thống không?

Tôi đã nghĩ rằng điều này không cần thiết, nhưng điện áp chế độ chung ở đầu nhận sẽ hoạt động như thế nào? Không kết nối mặt đất giữa hai hệ thống, tôi thăm dò các đầu vào ở đầu nhận và quan sát rằng các đầu vào di chuyển trên đỉnh 10V đến đỉnh 60Hz (có thể là nhiễu từ đường dây điện). Vì có giới hạn chế độ chung +/- 5V trên đầu vào nhận, điều này có thể gây ra hành vi thất thường mà tôi hiện đang gặp phải.

Một kết nối trái đất ở cả hai hệ thống sẽ giúp đỡ? Hoặc một kết nối mặt đất vẫn cần thiết để kết nối các tín hiệu khác biệt?


Trừ khi nó được ghép nối AC, kết nối mặt đất là cần thiết.
venny

Làm thế nào là điều này thường được thực hiện trong thực tế? Thông qua các kết nối lá chắn trong một cáp được che chắn?
Công viên

Điều đó sẽ làm việc, không có dòng điện nên chảy trong đường dẫn tham chiếu. Tại sao bạn không thể đi với khớp nối điện dung?
Vladimir Cravero

Câu trả lời:


4

Có 3 loại máy thu chính được sử dụng để phát hiện "tín hiệu vi sai":

Tín hiệu vi sai ghép nối DC

RS-485, RS-422, CANbus, LVDS, USB, SATA, PCI Express, v.v ... kết nối trực tiếp tín hiệu vi sai với chip thu - "ghép DC". Họ yêu cầu kết nối mặt đất để giữ tín hiệu ở đầu cuối của bus trong phạm vi chế độ chung của chip thu.

Thông thường các hệ thống như vậy ngừng hoạt động khi điện áp bù lớn hơn vài volt và có thể bị hỏng vĩnh viễn nếu điện áp bù bao giờ đạt đến vài chục volt. (Nghĩa là, phần bù điện áp giữa hệ thống "nối đất" ở một đầu của cáp và hệ thống "nối đất" ở đầu kia của cáp).

Thường thì 2 hộp có cáp giữa chúng mang giao thức như vậy (hoặc giao thức một đầu như SPI hoặc RS232) dường như hoạt động tốt trong phòng thí nghiệm ngồi cạnh nhau, nhưng giao tiếp không liên tục hoặc ngừng giao tiếp hoàn toàn khi được đặt trong lĩnh vực với khoảng cách dài giữa chúng. Khi điều đó xảy ra, mọi người thường kết thúc việc mua 2 "bộ cách ly" bên trong sử dụng một trong các phương pháp sau và đặt cáp dài giữa các bộ cách ly đó.

tín hiệu vi sai kết hợp quang

Các hệ thống như MIDI kết nối tín hiệu vi sai nhiều hay ít với đèn LED của bộ cách ly quang tại máy thu.

Với thiết kế phù hợp, các hệ thống tương tự có thể và đôi khi hoạt động tốt chỉ với kilovolt bù giữa hệ thống "nối đất" ở một đầu cáp và hệ thống "nối đất" ở đầu kia của cáp.

tín hiệu vi sai ghép nối và tụ điện

Âm thanh analog, LonWorks (a) , v.v ... kết nối tín hiệu vi sai với các tụ chặn DC.

Ethernet, vv kết nối tín hiệu vi sai với máy biến áp chặn DC.

Các máy thu băng thông rộng trên băng thông thường có cả tụ điện chặn DC và máy biến áp chặn DC.

Với thiết kế phù hợp, đôi khi chúng có thể hoạt động tốt với kilovolt bù giữa hệ thống "nối đất" ở một đầu cáp và hệ thống "nối đất" ở đầu kia của cáp.

Các hệ thống này chặn phần bù DC bằng máy biến áp hoặc tụ điện hoặc cả hai để mang tín hiệu qua ranh giới cách ly. (Để giảm EMI và bảo vệ chống lại sự cố phóng cáp, nhiều hệ thống cũng kết nối từng dây cáp với điện trở hoặc tụ điện hoặc cả hai - chấm dứt AC Bob Smith - với mặt đất khung (b) (c) (d) ( Intel AP- 434 ); thường có thêm các tụ điện để hỗ trợ nguồn cho ethernet (e) .)

Điện áp bù như vậy là lý do chính đằng sau " tụ điện 2kV trên ethernet? ".

Sự khác biệt so với cáp

Làm thế nào là điều này thường được thực hiện trong thực tế?

Khi gửi Ethernet, LonWorks, dữ liệu cách ly, v.v. qua cáp, không cần dây nối đất. Tất cả các dây trong cáp có thể được sử dụng để truyền dữ liệu. (Các hệ thống PoE thường kết thúc việc kéo hai nền tảng hệ thống gần nhau hơn; các hệ thống không PoE cho phép hai nền tảng hệ thống nổi lên nhau).

Khi gửi RS-485, CANbus, v.v. qua cáp, thông thường ít nhất 1 dây trong cáp được dành riêng cho dây nối đất, kéo đất hệ thống ở một đầu cáp và nối đất ở đầu kia của cáp cáp gần hơn - hy vọng đủ gần để cho phép liên lạc hoặc ít nhất là để ngăn ngừa thiệt hại vĩnh viễn.

Nhiều người sử dụng chính xác cùng loại cáp CAT5 (không được che chở) với phích cắm RJ45 tiêu chuẩn ở cả hai đầu cho cả hai loại hệ thống.

Khi sử dụng cáp được che chắn, một số người rất cẩn thận thiết kế hệ thống với ổ cắm nơi cáp đó cắm vào để có "mặt đất khung" / "mặt đất khung" riêng biệt và kết nối nó với tấm chắn trong cáp và tách biệt với "mặt đất dữ liệu" / "mặt đất tín hiệu", ví dụ, chân 9 của đầu nối DB9 mang dữ liệu RS232. Những người khác chỉ đơn giản là kết nối tất cả các căn cứ với nhau. Tôi sẽ không nói nhiều hơn ở đây về cuộc tranh cãi dữ dội đó.


2

Nếu bạn sử dụng máy biến áp ở một đầu, mặt đất sẽ bị cô lập trong trường hợp bạn không cần dây nối đất giữa.

Nhưng trên lý thuyết tôi nghĩ bạn cũng có thể tạo ra một mạch điện mà không cần máy biến áp chỉ sử dụng các trình điều khiển giống hệt nhau trên cả hai thiết bị đầu cuối với tụ điện. Sau đó, nó sẽ bị cô lập hoàn toàn. Nhưng trong thực tế, trở kháng của cả hai đầu ra sẽ phải được khớp chính xác. Và người nhận sẽ phải có CMR tốt. Sau đó, tôi nghĩ rằng tiếng ồn mặt đất về cơ bản sẽ bị hủy bỏ. Và nó có thể hoạt động tốt hơn nếu tín hiệu được truyền lệch pha trên cả hai dây thay vì chỉ đặt tín hiệu trên một dây.

Nhưng trong thực tế có lẽ đó là một điều đáng ngờ để làm. Nếu bạn muốn cách ly mặt đất tối đa và CMRR tuyệt vời, thì quy tắc biến áp. Mặt khác, bạn cần một dây thứ 3 để cả hai mạch đều đẩy / kéo so với điện áp tham chiếu chung (nối đất) để bất kỳ nhiễu nào trên dây đó sẽ không thành vấn đề (không xem xét điện trở / cuộn cảm của dây).


0

Mặc dù đó là sự khác biệt, bạn cần phải giới hạn phạm vi chế độ chung. Đó là những gì nền tảng chung dành cho; nó giữ cho các tham chiếu có phần bằng nhau để chế độ chung không bị ảnh hưởng bởi Tx, Rx hoặc cả hai.

Tất nhiên, bằng cách thêm kết nối đó, sau đó bạn có thể tạo một vòng lặp mặt đất. Xem ở đây để biết chi tiết về điều đó: Ground Loop cho kết nối cân bằng

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.