Teknik PCB - Takrifan dan keuntungan garis isyarat berbeza

Isyarat perbezaan menggunakan nilai angka untuk mewakili perbezaan antara dua kuantiti fizik. Secara ketat, semua isyarat tekanan berbeza, kerana satu tekanan hanya boleh relatif dengan tekanan lain. Dalam beberapa sistem, sistem 'tanah' digunakan sebagai titik rujukan tekanan. Apabila 'ground' digunakan sebagai rujukan pengukuran tegangan, rancangan isyarat ini dipanggil satu-akhir. Kita gunakan istilah ini kerana isyarat diwakili oleh tekanan pada konduktor tunggal.

Di sisi lain, isyarat perbezaan bertindak pada dua konduktor. Nilai isyarat adalah perbezaan tekanan antara dua konduktor. Walaupun tidak sangat diperlukan, nilai rata-rata dua tekanan ini akan sentiasa sama. Mari gunakan kaedah untuk membuat metafora untuk isyarat perbezaan. Isyarat berbeza adalah seperti dua orang pada pandangan. Apabila satu orang ditangkap, yang lain ditangkap-tetapi kedudukan rata-rata mereka tetap sama. Melanjutkan analogi melihat, nilai positif boleh menunjukkan bahawa orang di sebelah kiri lebih tinggi daripada orang di sebelah kanan, sementara nilai negatif menunjukkan bahawa orang di sebelah kanan lebih tinggi daripada orang di sebelah kiri. 0 bermakna kedua-dua orang berada pada tahap yang sama.

Gambar 1 isyarat perbezaan diwakili oleh melihat

Terapkan kepada elektrik, kedua-dua pemandangan ini diwakili oleh pasangan wayar yang ditabel V+ dan V-. Apabila V+>V-, isyarat ditakrif sebagai isyarat positif

Gambar 2 Bentuk gelombang isyarat berbeza dan ekvivalen satu-akhir

Figure 2 Tengah rata-rata sekitar ayunan pasangan perbezaan ditetapkan kepada 2.5V. Apabila setiap isyarat pasangan terhadap amplitud 0-5V, offset pasangan perbezaan akan menyediakan julat maksimum ayunan isyarat. Situasi ini sering berlaku bila beroperasi dengan bekalan kuasa 5V tunggal.

Apabila menggunakan isyarat perbezaan selain dari isyarat satu-akhir, kita menggunakan pasangan wayar untuk menggantikan wayar tunggal, yang meningkatkan kompleksiti mana-mana sirkuit antaramuka berkaitan. Jadi apa manfaat tangguh yang disediakan oleh isyarat perbezaan untuk membenarkan peningkatan kompleksiti dan biaya?

Peruntungan pertama bagi isyarat perbezaan adalah bahawa anda boleh mudah mengenali isyarat kecil kerana anda mengawal tenaga 'rujukan'. Dalam sistem dengan rujukan tanah dan skema isyarat satu-akhir, nilai tepat isyarat diukur bergantung pada konsistensi "tanah" dalam sistem. Semakin jauh sumber isyarat dan penerima isyarat, semakin besar kemungkinan perbezaan antara nilai tekanan tanah setempat mereka. Nilai isyarat yang dikembalikan dari isyarat perbezaan adalah kebanyakan bebas dari nilai tepat 'tanah', tetapi dalam julat tertentu.

Keuntungan utama kedua dari isyarat berbeza ialah ia sangat imun terhadap gangguan elektromagnetik luaran (EMI). Sumber gangguan mempengaruhi setiap hujung pasangan isyarat berbeza hampir sama. Kerana perbezaan tekanan menentukan nilai isyarat, setiap gangguan yang sama yang berlaku pada kedua-dua konduktor akan diabaikan. Selain menjadi kurang sensitif kepada gangguan, isyarat perbezaan menghasilkan kurang EMI daripada isyarat satu-akhir.

Keuntungan ketiga yang diberikan oleh isyarat perbezaan adalah bahawa dalam sistem bekalan tunggal, ia adalah mungkin untuk memproses isyarat 'bipolar' dengan mudah dan ketepatan. Untuk menghadapi isyarat bipolar sistem bekalan tunggal yang berakhir satu, kita mesti menetapkan tanah maya pada tegangan arbitrari (biasanya titik tengah) antara tanah dan saluran utama. Guna tekanan yang lebih tinggi dari tanah maya untuk mewakili isyarat positif, dan tekanan yang lebih rendah dari tanah maya untuk mewakili isyarat negatif. Kemudian, tanah maya mesti dihantar dengan betul ke seluruh sistem. Untuk isyarat perbezaan, tidak perlu tanah maya seperti itu, yang membolehkan kita memproses dan menyebarkan isyarat bipolar dengan darjah yang tinggi akurat tanpa bergantung pada kestabilan tanah maya.