Ý nghĩa của đường truyền cân bằng?


9

Câu hỏi đơn giản, có nghĩa là có một đường truyền (RS-485 trong trường hợp của tôi) cân bằng so với không cân bằng?

Câu trả lời:


8

Hai đường tín hiệu được nhân đôi xung quanh một điểm tham chiếu trung tâm - thường nhưng không nhất thiết phải nối đất. Khi một cái là 'lên "so với điểm tham chiếu thì cái kia là": xuống "với một lượng bằng nhau. Mức trung bình luôn bằng 0 so với tham chiếu.

Trong hệ thống kỹ thuật số, trình điều khiển áp dụng + v / -V cho ví dụ logic 1 và -V / + V cho logic 0.

Điều này được so sánh với một hệ thống không cân bằng trong đó một dòng có thể được coi là dòng tham chiếu (thường là mặt đất) và các dao động khác liên quan đến nó. ví dụ: trong hệ thống RS232 logic 1 = -12V danh nghĩa và logic 0 = + 12V danh nghĩa. Khi a 1 được gửi, chân ae ở -12/0 và khi 0 được gửi, chân sẽ ở +12/0.

Một hệ thống cân bằng vốn dĩ miễn nhiễm với tiếng ồn hơn. Nếu được truyền qua một cặp xoắn, nhiễu gây ra trong cặp có cùng biên độ ở cả hai chân và tín hiệu vi sai vẫn có cùng biên độ +/- hoặc - / + so với nó. Vì vậy, mức nhiễu có thể lớn hơn cường độ so với tín hiệu và hệ thống vẫn sẽ hoạt động.

Điện thoại thoại trong các hệ thống điện thoại tiêu chuẩn sử dụng tín hiệu cân bằng tương tự. Mức truyền tối đa thường khoảng -10 dBm trong đó 0 dBm = 600 mV trong 600 ohms = 1 mW. Tín hiệu cuối của khách hàng có thể thấp hơn 10-20 dB và vẫn hoạt động 'sau một mốt ". Mặc dù mức tín hiệu thấp này, bạn có thể có nhiều tạp âm gây ra (thường là 50 Hz hoặc 60 Hz) trên một cặp cáp và không nghe thấy tiếng "hum.
Mất cân bằng dòng chỉ một chút và TẤT CẢ bạn sẽ nghe là hum.


Đối với hệ thống điện thoại được cân bằng, tôi đã từng có một máy tính (khoảng năm 1999), nếu cắm vào bất kỳ modem nào của tôi, sẽ khiến âm thanh từ đài phát thanh AM gần đó được ghép vào đường truyền đủ lớn để có thể nghe thấy trên modem loa. Âm thanh sẽ không thể hiểu được ngay cả khi tôi nghe trên một chiếc điện thoại thông thường, nhưng sau nhiều tháng thất vọng, tôi đoán đó là một đài phát thanh AM và, có thể tìm thấy một cái có nhịp phù hợp với tiếng ồn trên modem. Có thể hành vi lập dị như vậy là kết quả của các vấn đề cân bằng dòng?
supercat

1
Bạn gọi nó là gì khi bạn có hai từ chối giống hệt nhau, trong đó các đường là 0V và + 5V, hoặc + 5V và 0V? Có chênh lệch +5 hoặc -5, nhưng 'điểm giữa' không phải là 0V.
JustJeff

6

Cân bằng có nghĩa là các trở kháng trong mỗi dòng được khớp, do đó, bất kỳ nhiễu nào cũng sẽ tạo ra cùng một điện áp trên mỗi dòng, sau đó sẽ bị loại bỏ bởi bộ thu vi sai. Các tín hiệu không phải đối xứng để làm việc này.

EDIT - Mặc dù thường các tín hiệu là đối xứng, nhưng chúng không phải là kết nối cân bằng. Đây là một ví dụ về đầu ra cân bằng không đối xứng (từ đây ):

cân bằng âm thanh ra

Một mạch âm thanh cân bằng nhưng không đối xứng (từ đây ):

Cân bằng mic trước

Họ nói:

Preamp rất giống với preamp DoZ - cấu trúc liên kết giống hệt nhau, nhưng nó đã được sửa đổi để sử dụng điện áp cung cấp thấp hơn. Bộ khuếch đại là loại A-A kết thúc, mạch phản hồi hiện tại, có độ tuyến tính cực kỳ tốt, băng thông rộng và ổn định vô điều kiện. Các hạt Ferrite (F1 và F2) được khuyến nghị ở đầu ra. Các chân đầu ra được hiển thị là các kết nối bình thường với đầu nối âm thanh XLR, với Chân 1 là mặt đất, Chân 2 là "nóng" và Chân 3 là âm thanh trở lại ("lạnh"). Đầu ra thực sự cân bằng, nhưng không đối xứng - điều này rất phổ biến, và ý tưởng cơ bản tương tự được sử dụng bởi nhiều micro studio cao cấp.

Supercat đã đề cập đến MIDI, có vẻ như nó sử dụng kết nối cân bằng không đối xứng:

Cân bằng MIDI

Các trang ở trên đến từ nói:

Trên thực tế, một mục tiêu thiết kế chính của MIDI, như đã thấy trong phần giải thích thông số kỹ thuật điện trong Tài liệu Đặc tả MIDI, là để ngăn chặn mọi vòng lặp mặt đất có thể xảy ra với cáp MIDI. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng vòng lặp cân bằng thông qua bộ cách ly quang và chỉ nối đất các đầu ra MIDI. Đầu nối MIDI IN không được nối đất với khung của máy thu. Khi được thực hiện chính xác, không có vòng lặp mặt đất và không có tiếng ồn hoặc tiếng ồn nào khác do cài đặt MIDI gây ra.

Ngoài ra trang này có một số thông tin, cũng như Wiki

Trích dẫn từ trên:

ESP nói:

"Mạch nhận tín hiệu này trong bộ trộn được gọi là bộ khuếch đại vi sai và cực tính đối nghịch này của dây dẫn là điều cần thiết cho hoạt động của nó." . Điều này, giống như nhiều lời giải thích trong bản in (một số trong các cuốn sách đáng kính khác), mô tả sự đối xứng tín hiệu - "bằng điện áp nhưng ngược về cực" - nhưng thậm chí không đề cập đến tính năng quan trọng nhất của giao diện cân bằng.

TÍN HIỆU TÍN HIỆU ĐÃ TUYỆT ĐỐI KHÔNG LÀM GÌ VỚI TÁI TẠO NỀN TẢNG - TÁC ĐỘNG LÀ NHỮNG VẤN ĐỀ NÀO!

Wiki nói:

Trong viễn thông và âm thanh chuyên nghiệp, một đường cân bằng hoặc cặp tín hiệu cân bằng là một đường truyền bao gồm hai dây dẫn cùng loại, mỗi dây có trở kháng bằng nhau dọc theo chiều dài và trở kháng bằng nhau đối với mặt đất và với các mạch khác. 1Ưu điểm chính của định dạng đường cân bằng là loại bỏ nhiễu bên ngoài tốt. Các dạng phổ biến của đường cân bằng là dẫn đôi, được sử dụng cho tín hiệu tần số vô tuyến và cặp xoắn, được sử dụng cho tần số thấp hơn. Chúng phải tương phản với các đường không cân bằng, chẳng hạn như cáp đồng trục, được thiết kế để có dây dẫn trở lại được nối với mặt đất hoặc các mạch có dây dẫn trở lại thực sự là mặt đất. Các mạch cân bằng và không cân bằng có thể được kết nối với nhau bằng cách sử dụng một máy biến áp gọi là balun. Mạch lái xe cân bằng phải tự cân bằng để duy trì lợi ích của sự cân bằng. Điều này có thể đạt được bằng tín hiệu vi sai, khớp nối máy biến áp hoặc chỉ bằng cách cân bằng trở kháng trong mỗi dây dẫn. Các dòng mang tín hiệu đối xứng (những tín hiệu có điện áp bằng nhau nhưng ngược chiều với mặt đất trên mỗi chân) thường được gọi là cân bằng, nhưng đây là một ý nghĩa hoàn toàn khác Hai điều kiện không liên quan.

Thông tin khác từ Wiki:

Cân bằng và khác biệt
Hầu hết các giải thích về các đường cân bằng đều giả sử các tín hiệu đối xứng (antiphase) nhưng đây là một sự nhầm lẫn đáng tiếc - đối xứng tín hiệu và các đường cân bằng khá độc lập với nhau. Cần thiết trong một dòng cân bằng là phù hợp trở kháng trong trình điều khiển, dòng và nhận. Những điều kiện này đảm bảo rằng nhiễu bên ngoài ảnh hưởng đến từng chân của đường vi sai bằng nhau và do đó xuất hiện dưới dạng tín hiệu chế độ chung được loại bỏ bởi máy thu. Có các mạch ổ đĩa cân bằng có kết hợp trở kháng chế độ chung tuyệt vời giữa "chân" nhưng không cung cấp tín hiệu đối xứng. 6Các tín hiệu vi sai đối xứng tồn tại để ngăn nhiễu với các mạch khác - các trường điện từ bị triệt tiêu bởi các dòng điện bằng nhau và ngược chiều. Nhưng chúng không cần thiết cho sự từ chối nhiễu từ các mạch khác.


1
Oli - chúng tôi thường đồng ý về mặt kỹ thuật (Có lẽ khoảng 99,9%). Tôi không nghĩ rằng chúng tôi khá làm trong dịp này. Tôi không thể nghĩ ngay đến một tình huống cân bằng trong đó các tín hiệu không đối xứng với một tham chiếu mà về cơ bản là điểm quyết định của bộ thu vi sai. Ví dụ (s) có thể hữu ích.
Russell McMahon

1
@Russell - Tôi đồng ý các tín hiệu thường đối xứng, tôi đã cố gắng rõ ràng về những gì thực sự cân bằng các dòng, đó là trở kháng, không phải là đối xứng. Tôi đã đưa ra một ví dụ âm thanh vì các loại đầu ra này là khá phổ biến.
Oli Glaser

Vì vậy, MIDI sẽ được coi là một giao thức cân bằng, sau đó, vì một bên của máy phát có điện trở với VDD và bên còn lại có điện trở có cùng giá trị với cổng đầu ra? Bộ thu MIDI có một điện trở ở một bên của đèn LED của bộ ghép quang.
supercat

@supercat - Tôi không biết nhiều về MIDI, nhưng xem nhanh trang này cho thấy nó thực sự sử dụng kết nối cân bằng (và không đối xứng như ví dụ trong câu trả lời của tôi, chỉ trở về kết nối + 5V thay vì nối đất).
Oli Glaser

2

Đường cân bằngđường truyền gồm hai dây dẫn
cùng loại và trở kháng bằng nhau dọc theo chiều dài của chúng với mặt đất và các mạch khác.

Đường dây không cân bằng là đường truyền, thường là cáp đồng trục, có dây dẫn có trở kháng không bằng nhau đối với mặt đất; trái ngược với một dòng 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.