Basics yo: Single-Ended ak diferansye siyal

Premyèman, nou dwe aprann kèk bagay debaz sou sa ki siyal yon sèl-fini anvan nou ka ale sou siyal diferans ak karakteristik li yo.

Single-Ended Signaling

Single-ended signaling se yon fason senp ak komen pou transmèt yon siyal elektrik soti nan yon moun k ap reseptè. Siyal elektrik la transmèt pa yon vòltaj (souvan yon vòltaj varye), ki refere li a yon potansyèl fiks, anjeneral, yon ne 0 V refere yo kòm "tè."

Yon kondiktè pote siyal la ak yon sèl kondiktè pote potansyèl referans komen an. Kouran ki asosye ak siyal la vwayaje soti nan moun k ap reseptè a epi li retounen nan ekipman pou pouvwa a atravè koneksyon tè a. Si yo transmèt plizyè siyal, kous la pral mande pou yon sèl kondiktè pou chak siyal plis yon koneksyon tè pataje; konsa, pou egzanp, 16 siyal yo ka transmèt lè l sèvi avèk 17 kondiktè.

 

Topoloji sèl-fen

Siyal diferans

Siyal diferans, ki se mwens komen pase siyal yon sèl-fini, anplwaye de siyal vòltaj konplemantè yo nan lòd yo transmèt yon siyal enfòmasyon. Se konsa, yon sèl siyal enfòmasyon mande pou yon pè kondiktè; youn pote siyal la ak lòt la pote siyal la envèse.

 

Single-ended vs diferans: dyagram distribisyon jenerik

 

Reseptè a ekstrè enfòmasyon lè li detekte diferans potansyèl ant siyal envèse ak siyal ki pa envèse. De siyal vòltaj yo "ekilibre," sa vle di yo gen anplitid egal ak polarite opoze parapò ak yon vòltaj mòd komen. Kouran yo retounen ki asosye ak vòltaj sa yo tou ekilibre epi konsa anile youn ak lòt; pou rezon sa a, nou ka di ke siyal diferans yo gen (depreferans) zewo aktyèl k ap koule nan koneksyon tè a.

Avèk siyal diferans, moun k la ak reseptè a pa nesesèman pataje yon referans tè komen. Sepandan, itilizasyon siyal diferans pa vle di ke diferans ki genyen nan potansyèl tè ant emèt ak reseptè pa gen okenn efè sou operasyon an nan kous la.

Si yo transmèt plizyè siyal, de kondiktè yo bezwen pou chak siyal, epi li souvan nesesè oswa omwen benefisye enkli yon koneksyon tè, menm lè tout siyal yo diferans. Kidonk, pou egzanp, transmèt 16 siyal yo ta mande 33 kondiktè (konpare ak 17 pou transmisyon yon sèl-fini). Sa a montre yon dezavantaj evidan nan siyal diferans.

 

Topoloji siyal diferan

Benefis nan siyal diferans

Sepandan, gen benefis enpòtan nan siyal diferans ki ka plis pase konpanse pou konte a kondiktè ogmante.

Pa gen aktyèl retounen

Depi nou pa gen (depreferans) pa gen okenn aktyèl retounen, referans tè a vin mwens enpòtan. Potansyèl tè a ka menm diferan nan moun k la ak reseptè oswa deplase nan yon sèten seri akseptab. Sepandan, ou bezwen fè atansyon paske DC-kouplè siyal diferans (tankou USB, RS-485, CAN) jeneralman mande pou yon potansyèl tè pataje asire ke siyal yo rete nan maksimòm ak minimòm vòltaj komen-mòd admisib koòdone a.

Rezistans pou fèk ap rantre EMI ak Crosstalk

Si EMI (entèferans elektwomayetik) oswa crosstalk (sa vle di, EMI ki te pwodwi pa siyal ki tou pre) prezante soti nan deyò kondiktè yo diferans, li ajoute egalman nan siyal la Envèse ak ki pa Envèse. Reseptè a reponn a diferans ki genyen nan vòltaj ant de siyal yo epi yo pa nan yon sèl-ended (sètadi, tè-referans) vòltaj la, e konsa sikwi reseptè a ap redwi anpil anplitid la nan entèferans la oswa diafonik.

Se poutèt sa siyal diferans yo mwens sansib a EMI, crosstalk, oswa nenpòt lòt bri ki marye nan tou de siyal pè diferans lan.

Rediksyon nan EMI sortan ak Crosstalk

Tranzisyon rapid, tankou k ap monte ak k ap tonbe nan siyal dijital, ka jenere kantite siyifikatif nan EMI. Tou de siyal sèl ak diferansye jenere EMI, men de siyal yo nan yon pè diferans pral kreye jaden elektwomayetik ki (depreferans) egal nan grandè men opoze nan polarite. Sa a, an konjonksyon avèk teknik ki kenbe pwoksimite sere ant de kondiktè yo (tankou itilize nan kab trese-pè), asire ke emisyon yo soti nan de kondiktè yo pral lajman anile youn ak lòt soti.

Operasyon Lower-Voltage

Siyal sèl yo dwe kenbe yon vòltaj relativman wo pou asire bon jan rapò siyal-a-bri (SNR). Tensyon komen koòdone sèl-ended yo se 3.3 V ak 5 V. Paske nan rezistans amelyore yo nan bri, siyal diferans ka itilize pi ba vòltaj epi yo toujou kenbe SNR adekwat. Epitou, SNR nan siyal diferans otomatikman ogmante pa yon faktè de parapò ak yon aplikasyon ekivalan yon sèl-fini, paske ranje dinamik nan reseptè diferans lan se de fwa pi wo pase ranje dinamik chak siyal nan pè diferans lan.

Kapasite pou transfere done avèk siksè lè l sèvi avèk pi ba vòltaj siyal vini ak kèk benefis enpòtan:

• Pi ba vòltaj ekipman yo ka itilize.
• Pi piti tranzisyon vòltaj
  • diminye EMI radiasyon,
  • redwi konsomasyon pouvwa, ak
  • pèmèt pou pi wo frekans opere.

Eta segondè oswa ba ak distribisyon egzak

Èske w te janm mande ki jan egzakteman nou deside si yon siyal nan yon eta lojik-wo oswa lojik-ba? Nan sistèm sèl, nou dwe konsidere vòltaj ekipman pou pouvwa a, karakteristik papòt sikwi reseptè a, petèt valè yon vòltaj referans. Ak nan kou gen varyasyon ak tolerans, ki pote ensètitid adisyonèl nan kesyon an lojik-wo-oswa-lojik-ba.

Nan siyal diferans, detèmine eta lojik la pi senp. Si vòltaj siyal ki pa envèse a pi wo pase vòltaj siyal envèse a, ou gen lojik segondè. Si vòltaj la ki pa envèse pi ba pase vòltaj la envèse, ou gen lojik ki ba. Ak tranzisyon ant de eta yo se pwen kote siyal ki pa envèse ak siyal envèse yo kwaze-sa vle di, pwen kwazman an.

Sa a se youn nan rezon ki fè li enpòtan matche ak longè fil oswa tras ki pote siyal diferans: Pou presizyon maksimòm distribisyon, ou vle pwen kwazman an koresponn egzakteman ak tranzisyon lojik la, men lè de kondiktè yo nan pè a pa egal. longè, diferans lan nan reta pwopagasyon ap lakòz pwen kwazman an chanje.

Aplikasyon

Gen kounye a anpil estanda koòdone ki anplwaye siyal diferans. Men sa yo enkli bagay sa yo:

• LVDS (Siyal diferans ki ba-vòltaj)
• CML (Lojik mòd aktyèl)
• RS485
• RS422
• Ethernet
• CAN
• USB
• Odyo bon jan kalite balanse

Klèman, avantaj teyorik ki genyen nan siyal diferans yo te konfime pa itilizasyon pratik nan aplikasyon inonbrabl nan mond reyèl la.

Teknik PCB debaz pou routage tras diferans

Finalman, ann aprann de baz yo sou fason tras diferansye yo achemine sou PCB yo. Wout siyal diferans yo ka yon ti jan konplèks, men gen kèk règ debaz ki fè pwosesis la pi senp.

Longè ak Longè Matching - Kenbe Li Egal!

Siyal diferans yo (depreferans) egal nan grandè ak opoze nan polarite. Kidonk, nan ka ideyal la, pa gen okenn aktyèl retounen nèt pral koule nan tè a. Sa a absans aktyèl retounen se yon bon bagay, kidonk nou vle kenbe tout bagay ideyal ke posib, e sa vle di nou bezwen longè egal pou de tras yo nan yon pè diferans.

Plis tan monte / tonbe nan siyal ou a (pa dwe konfonn ak frekans nan siyal la), plis ou dwe asire ke tras yo gen longè ki idantik. Pwogram layout ou a ka gen ladan yon karakteristik ki ede w ajiste longè tras yo pou pè diferans. Si w ap gen difikilte pou reyalize menm longè, ou ka itilize teknik "meander".

 

Yon egzanp yon tras meandered

Lajè ak espas - Kenbe li konstan!

Pi pre kondiktè diferans yo, se pi bon kouple siyal yo pral. Jenere EMI pral anile pi efikasman, ak resevwa EMI pral kouple plis egalman nan tou de siyal yo. Se konsa, eseye pote yo reyèlman pwòch ansanm.

Ou ta dwe dirije kondiktè pè diferansye yo lwen siyal vwazen yo ke posib, pou evite entèferans. Lajè ak espas ant tras ou yo ta dwe chwazi dapre enpedans sib la epi yo ta dwe rete konstan sou tout longè tras yo. Se konsa, si sa posib, tras yo ta dwe rete paralèl pandan y ap vwayaje alantou PCB la.

Enpedans - Minimize Varyasyon!

Youn nan bagay ki pi enpòtan yo fè lè w ap desine yon PCB ak siyal diferans se chèche konnen enpedans sib la pou aplikasyon w lan ak Lè sa a, mete deyò pè diferans ou kòmsadwa. Epitou, kenbe varyasyon enpedans osi piti ke posib.

Enpedans liy diferans ou a depann de faktè tankou lajè tras la, kouple tras yo, epesè kwiv la, ak materyèl PCB a ak kouch pile. Konsidere chak nan sa yo pandan w ap eseye evite nenpòt bagay ki chanje enpedans pè diferans ou a.

Pa dirije siyal gwo vitès sou yon espas ant zòn kwiv sou yon kouch avyon, paske sa a tou afekte enpedans ou. Eseye evite discontinuities nan avyon tè.

Rekòmandasyon Layout - Li, Analize, ak panse twòp!

Epi, dènye men pa pi piti, gen yon bagay trè enpòtan ou dwe fè lè w ap dirije tras diferans lan: Jwenn fichye done ak/oswa nòt aplikasyon pou chip k ap voye oswa k ap resevwa siyal diferans lan, li rekòmandasyon layout yo, epi analize. yo byen. Nan fason sa a ou ka aplike pi bon layout posib nan kontrent yo nan yon konsepsyon patikilye.

konklizyon

Siyal diferans pèmèt nou transmèt enfòmasyon ak pi ba vòltaj, bon SNR, amelyore iminite a bri, ak pi gwo pousantaj done. Nan lòt men an, konte kondiktè a ogmante, ak sistèm nan ap bezwen emeteur espesyalize ak reseptè olye pou yo estanda IC dijital.

Sèjousi, siyal diferans yo fè pati anpil estanda, tankou LVDS, USB, CAN, RS-485, ak Ethernet, e konsa nou tout ta dwe (omwen) abitye ak teknoloji sa a. Si w ap aktyèlman desine yon PCB ak siyal diferans, sonje konsilte fèy done ki enpòtan ak nòt aplikasyon, epi si sa nesesè li atik sa a ankò!

Kite yon mesaj 

mesaj Lis