差分信号中的接地

在两个系统之间连接差分信号时，是否需要接地？

我以为这不是必需的，但是接收端的共模电压将如何表现？在两个系统之间没有接地的情况下，我在接收端探查了输入，并观察到输入以10V峰值至峰值60Hz骑行（可能受到电源线的干扰）。由于接收输入有+/- 5V共模限制，这可能会导致我现在遇到的不稳定行为。

两个系统的接地连接是否有帮助？还是仍然需要接地来连接差分信号？

有3种主要类型的接收器用于检测“差分信号”：

直流耦合差分信号

RS-485，RS-422，CANbus，LVDS，USB，SATA，PCI Express等直接将差分信号连接到接收器芯片-“直流耦合”。它们需要接地，以将总线接收器端的信号保持在接收器芯片的共模范围内。

当电压偏移超过几伏时，此类系统通常会停止工作，如果电压偏移达到几十伏，则可能会永久损坏。（即，电缆一端的系统“接地”与电缆另一端的系统“接地”之间的电压偏移）。

通常，两个盒子之间带有一条电缆（带有这样的协议）（或单端协议，如SPI或RS232）在彼此相邻的实验室中似乎可以正常工作，但是如果将它们放在实验室中，则会出现间歇性通信或完全停止通信的情况。他们之间的距离很长的领域。当发生这种情况时，人们通常最终会购买两个内部使用以下方法之一的“隔离器”，并在这些隔离器之间放置长电缆。

光隔离器耦合差分信号

诸如MIDI之类的系统将或多或少的差分信号连接到接收器的光隔离器的LED上。

通过适当的设计，类似的系统有时甚至可以在电缆一端的系统“接地”与电缆另一端的系统“接地”之间千伏的偏移下正常工作。

变压器耦合和电容器耦合的差分信号

模拟音频，LonWorks （a）等将差分信号连接到隔直电容。

以太网等将差分信号连接到隔直变压器。

电力线宽带接收器通常同时具有隔直电容和隔直变压器。

通过适当的设计，它们有时可以在电缆一端的系统“接地”与电缆另一端的系统“接地”之间千伏的偏移下正常工作。

这些系统通过变压器或电容器或两者来阻止DC偏移，以将信号跨过隔离边界。（为降低EMI并防止电缆放电事件发生，许多系统还将每条电缆线与电阻器或电容器或两者-Bob Smith AC终端连接到机箱接地（b） （c） （d）（Intel AP- 434）；通常带有附加电容器以支持通过以太网（e）供电。

这样的偏移电压是“ 以太网上的2kV电容器？ ” 背后的主要原因。

电缆差分

在实践中通常如何完成？

通过电缆发送以太网，LonWorks，光隔离数据等时，不需要接地线。电缆中的所有电线均可用于数据传输。（PoE系统通常最终总是将两个系统接地线拉在一起；非PoE系统使两个系统接地线浮动在一起）。

通过电缆发送RS-485，CANbus等时，通常电缆中至少保留一根电线用于接地线，这会在电缆的一端拉动系统接地，而在电缆的另一端拉动系统接地。电缆闭合器-希望闭合得足够近以允许通信或至少防止永久性损坏。

对于两种系统，许多人在两端都使用完全相同的（非屏蔽）CAT5电缆和标准RJ45插头。

当使用屏蔽电缆时，有些人非常小心地设计带有插座的系统，电缆插入的插座具有单独的“机箱接地” /“框架接地”，并将其连接到电缆的屏蔽层，并与“数据接地” /“信号接地”，例如在承载RS232数据的DB9连接器的针9上。其他人只是将所有地面连接在一起。在这里，我不会再对那场激烈的争论多说。

如果您在一端使用了变压器，则地面将被隔离，在这种情况下，您之间无需接地线。

但是从理论上讲，我认为您也可以在不带变压器的情况下制作一个电路，该变压器仅在两个端子上都使用相同的驱动器和电容器。然后它将被完全隔离。但是实际上，两个输出端子的阻抗必须精确匹配。接收器必须具有良好的CMR。然后我认为基本上可以消除地面噪声。如果信号在两根线上异相传输，而不是仅将信号放在一根线上，则可能会更好。

但是实际上，这可能是一件可疑的事情。如果要最大程度的接地隔离和出色的CMRR，则应使用变压器。否则，您需要第三根导线，以便两个电路都针对公共参考电压（地）推/拉，以使该导线上的任何噪声都无关紧要（不考虑导线的电阻/电感）。

即使它是差分的，您也需要限制共模范围。这就是共同点。它使引用保持一定程度的相等，以使共模不受浮动Tx，Rx或两者的影响。

当然，通过添加该连接，然后可以创建接地回路。有关详细信息，请参见此处：用于平衡连接的接地回路