Conexión a tierra en señales diferenciales.

Question

¿Necesito una conexión a tierra cuando la conexión de señales diferenciales entre los dos sistemas?

Yo estaba pensando que esto no debería ser necesario, pero ¿cómo voltaje de modo común en el extremo receptor se comporta? Sin conectados a la tierra entre los dos sistemas, yo probe las entradas en el extremo de recepción y observar que las entradas olas en un 10 V de pico a pico 60Hz(probablemente la interferencia de línea de potencia). Como hay un +/-5V común modo de límite en la entrada de recepción, probablemente esto hace que el comportamiento errático que estoy experimentando ahora.

Será una conexión a tierra en ambos sistemas de ayuda? O una conexión a tierra es todavía necesario para la conexión de las señales diferenciales?

Answer 1

Hay 3 tipos principales de receptores utilizados para detectar las "señales diferenciales":

DC junto señales diferenciales

RS-485, RS-422, CANbus, LVDS, USB, SATA, PCI Express, etc. conectar directamente las señales diferenciales para el chip receptor -- "DC-junto". Se requiere una conexión a tierra para mantener la señal en el receptor del extremo del bus en el modo común rango de el chip receptor.

A menudo estos sistemas dejan de funcionar cuando el voltaje de offset es más que un par de voltios, y pueden ser dañados de forma permanente si el voltaje de offset nunca llega a un par de docenas de voltios. (Es decir, el voltaje de offset entre el sistema de "tierra" en uno de los extremos del cable y el sistema de "tierra" en el otro extremo del cable).

A menudo 2 cajas con un cable entre ellos la realización de un protocolo (o una sola terminal de protocolo, tales como SPI o RS232) parecen funcionar bien en el laboratorio sentados uno al lado del otro, pero en ocasiones la comunicación o dejar de comunicarse completamente cuando se coloca en el campo, con largas distancias entre ellos. Cuando eso sucede, la gente a menudo terminan la compra de 2 "aisladores" que internamente utilice uno de los siguientes enfoques, y poner el cable largo entre los aisladores.

opto-aislador acoplado señales diferenciales

Como los sistemas de MIDI conecte más-o-menos señales diferenciales para el LED de un opto-aislador en el receptor.

Con un diseño adecuado, sistemas similares se puede y a veces hacer el trabajo igual de bien con kilovoltios de desplazamiento entre el sistema de "tierra" en uno de los extremos del cable y el sistema de "tierra" en el otro extremo del cable.

transformador acoplado y el condensador acoplado señales diferenciales

Audio analógico, LonWorks(a), etc. conecte las señales diferenciales para DC-el bloqueo de los condensadores.

Ethernet, etc. conecte las señales diferenciales para DC-el bloqueo de los transformadores.

Banda ancha-sobre-powerline receptores suelen tener tanto DC-el bloqueo de los condensadores y DC-el bloqueo de los transformadores.

Con un diseño adecuado, se puede y a veces hacer el trabajo igual de bien con kilovoltios de desplazamiento entre el sistema de "tierra" en uno de los extremos del cable y el sistema de "tierra" en el otro extremo del cable.

Estos sistemas de bloquear el desplazamiento de DC con transformadores o condensadores o de ambos para llevar la señal a través del límite de aislamiento. (Para reducir EMI y proteger contra el cable de descarga de eventos, muchos sistemas también conecte cada cable de alambre con las resistencias o condensadores o ambos -- un Bob Smith CA terminación -- a la tierra del chasis (b) (c) (d) (Intel AP-434); a menudo con condensadores adicionales para apoyar la alimentación a través de ethernet (e). )

Tal desplazamiento voltajes son la razón principal detrás de "2kV condensador en la ethernet? ".

Diferencial a través de un cable

¿Cómo es esto generalmente se lleva a cabo en la práctica?

Cuando el envío de Ethernet, LonWorks, opto-aislado de datos, etc. más de un cable, un cable a tierra no es necesaria. Todos los alambres en el cable puede ser usado para la transmisión de datos. (PoE sistemas a menudo terminan tirando el sistema de dos terrenos juntos de todos modos, la no-PoE sistemas permiten que el sistema de dos motivos para flotar aparte).

Cuando el envío de RS-485, can-bus, etc. más de un cable, normalmente en menos de 1 alambre en el cable que está reservado para el cable de tierra, que tira de la puesta a tierra del sistema en uno de los extremos del cable y el sistema de puesta a tierra en el otro extremo del cable más cerca, espero que lo suficientemente cerca como para permitir la comunicación o, al menos, para prevenir un daño permanente.

Muchas personas utilizan exactamente de la misma (sin blindaje) cable CAT5 estándar con conectores RJ45 en ambos extremos para ambos tipos de sistemas.

Cuando se utiliza un cable blindado, algunas personas son muy cuidadosos al diseñar el sistema con el zócalo donde el cable se conecta a tener una "toma de tierra"/"marco tierra" y conectar el blindaje del cable, y separada de los datos de "tierra"/"tierra de señal" en, por ejemplo, el pin 9 de un conector DB9 llevar de datos RS232. Otras personas simplemente conecte todos los motivos juntos. No voy a decir más aquí acerca de que la controversia feroz.

Answer 2

Si usted utiliza un transformador en un extremo, la tierra sería aislado en el que caso de que no se necesita un cable de tierra entre.

Pero, en teoría, yo creo que también podría hacer un circuito sin un transformador que sólo se utilizan idénticos a los conductores en ambos terminales con los condensadores. Entonces sería completamente aislado. Pero, en la práctica, la impedancia de ambos terminales de salida tendría que corresponder exactamente. Y el receptor tendría que tener buena CMR. Entonces creo que el ruido de tierra sería básicamente cancelado. Y podría funcionar mejor si la señal se transmite fuera de fase en ambos cables en lugar de sólo poner la señal en un cable.

Pero en la práctica es probablemente una dudosa cosa que hacer. Si desea el máximo de tierra el aislamiento y la gran CMRR, luego de los transformadores de la regla. De lo contrario, usted necesita un 3er cable, de modo que ambos circuitos están empujando o tirando contra un común tensión de referencia (tierra), de modo que cualquier ruido que el alambre no importa (no teniendo en cuenta la resistencia del alambre de / inductancia).

Answer 3

Aunque es diferencial, es necesario restringir el rango del modo común. Para eso es el terreno común; mantiene las referencias un tanto iguales para que el modo común no esté influenciado por un Tx flotante, Rx o ambos.

Por supuesto, al agregar esa conexión, puede crear un bucle de tierra. Consulte aquí para obtener más información al respecto: Conexión a tierra para una conexión equilibrada