Tại sao các mạng cần một cáp mặt đất chung?

Tôi đã đọc về giao tiếp nối tiếp trong máy tính và các hệ thống nhúng và tìm thấy tuyên bố sau -

Các máy tính được kết nối bằng dây phải có một tham chiếu mặt đất chung, thường được cung cấp bởi một dây nối đất trong cáp. ( Nguồn )

Lý do cho điều này là gì? Tôi nghĩ rằng dây nối đất chỉ để bảo vệ chống rò rỉ điện. Điều gì sẽ là cần thiết cho một dây nối đất chung trong các mạng truyền thông?

Điện áp là tương đối. Một mức điện áp chỉ có ý nghĩa nếu bạn có một mức điện áp khác để so sánh nó với. Nếu bạn chỉ nhìn vào dây tín hiệu, bạn sẽ không nhận được bất kỳ khôn ngoan hơn, bạn sẽ không đo điện áp. Bạn cần một tham chiếu để đo chống lại, để bạn có thể nói rằng tín hiệu là rất nhiều vôn, được tham chiếu đến mặt đất .

Điều đó được đề cập đến mặt đất được ngụ ý khi chúng ta nói về mức điện áp, trừ khi có chỉ định khác. Các tín hiệu cân bằng thường đối xứng nhau trên mặt đất, do đó, khi trên 1 dây, điện áp đi đến +1 V trên dây khác, nó sẽ chuyển sang -1 V. Đối xứng hoàn toàn. Nhưng người nhận sẽ không nhìn vào một dây và thấy +1 V; nó sẽ xem xét sự khác biệt điện áp giữa hai dây, và sau đó nối đất không liên quan. Các tín hiệu như vậy thường sẽ được truyền qua cáp đôi xoắn, trong đó một dây là tín hiệu dương và dây còn lại là tín hiệu âm. Không có dây nối đất.

chỉnh sửa
Kortuk muốn xem một bức tranh đẹp. Lần nữa. (thở dài)

Et voilà, hình ảnh une jolie. Đừng nhìn vào En-Ya, đây là về đồng hồ treo tường của tôi. Nó treo cao bao nhiêu? Hầu hết mọi người sẽ nói "khoảng 2 mét". Đó là bởi vì chúng tôi thường sẽ lấy sàn làm mức tham chiếu, "mặt đất" của chúng tôi. Nhưng căn hộ của tôi ở trên tầng hai, và nếu tôi lấy cấp đường làm tham chiếu thì đồng hồ sẽ ở mức 8 m so với đường phố. Một nhà địa lý có thể đề nghị 35 m trên mực nước biển. Vì vậy, "chiều cao" không có nghĩa gì nếu không có tài liệu tham khảo và với điện áp thì đó là điều tương tự.

dmckee là chính xác (nên thêm nó như một câu trả lời thực sự) bởi vì bất kỳ tín hiệu điện nào cũng cần một đường dẫn trở lại, mà kết nối mặt đất cung cấp. Một tên gọi khác của điện áp là "Sự khác biệt tiềm năng", có nghĩa là sự khác biệt về tiềm năng giữa hai điểm. Vì vậy, bạn không thể chỉ nói một điểm là "Năm vôn", bạn phải nói đó là "Năm vôn đối với x" (trong thực tế chúng ta nói trước đây, nhưng giả sử chúng ta biết điểm tương đối nằm ở đâu - ví dụ: mặt đất nút)

Hãy nghĩ về một bóng đèn - có hai thiết bị đầu cuối. Một pin - hai thiết bị đầu cuối. Chúng ta có thể thắp sáng bóng đèn bằng cách chỉ kết nối một trong các thiết bị đầu cuối của nó với một trong các thiết bị đầu cuối pin không? Không, chúng ta phải hoàn thành mạch .
Một cách khác để xem xét nó là một máy bơm (pin) và đường ống (dây điện) cộng với một bánh xe nước (kèm theo) (máy bơm) Để máy bơm quay bánh xe cần có một đường ống đi ra và một đường ống trở lại.

Đây là một sơ đồ để làm rõ:

Lưu ý rằng những điều trên giải thích sự cần thiết của 2 dây - không nhất thiết phải có một "điểm chung" (nghĩa là trong các hệ thống được cách ly với máy biến áp / quang học) như Wouter giải thích chính xác. Máy phát và máy thu vẫn có một mạch hoàn chỉnh mặc dù (ví dụ: sơ cấp của máy biến áp được ghép từ tính với thứ cấp - đây là lý do tại sao thứ cấp có thể có một tham chiếu "mặt đất" khác) để mọi thứ "trông" giống với chúng.

Nói chung điều này là chính xác - điện áp phải có một điểm tham chiếu. Hãy nghĩ về điện áp là khoảng cách: khái niệm khoảng cách không có ý nghĩa trừ khi bạn đồng ý từ đâu.

Nhưng yêu cầu không hoàn toàn đúng. Một dây không cần mang điện, nó có thể là dây sợi thủy tinh ...

Một ví dụ khác là giao tiếp kết hợp tranformer cân bằng, được sử dụng bởi hầu hết các kết nối Ethernet hiện đại và một số hệ thống có độ tin cậy cao như MIL-1553. Đối với giao tiếp như vậy, hai hệ thống truyền thông không cần phải có một điểm chung.

Mạng truyền thông truyền dữ liệu về sự khác biệt điện áp. Để đo bất kỳ điện áp nên có một số điểm tham chiếu. Cả hai máy tính hoặc cả hai thiết bị có kết nối nối tiếp đều đặt cược chúng nên hiểu cùng một ý nghĩa của dữ liệu (đọc - cùng một điểm tham chiếu cho điện áp) vì vậy việc cung cấp cùng một điểm chung là rất cần thiết. Điều này cũng giúp ngăn tiếng ồn làm hỏng việc trao đổi dữ liệu.