平衡传输线的含义?


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一个简单的问题,传输线(在我的情况下为RS-485)平衡与不平衡意味着什么?

Answers:


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两条信号线围绕中心参考点进行镜像-通常但不一定接地。当一个相对于参考点为“上”时,另一个相对于“:下降”为等量,平均水平相对于参考始终为零。

在数字系统中,驱动程序将+ v / -V应用于逻辑1,将-V / + V应用于逻辑0。

将此与不平衡系统进行比较,在不平衡系统中,一条线可被视为参考线(通常是接地线),而另一条线则相对于它摆动。例如,在RS232系统中,逻辑1 = -12V标称值,逻辑0 = + 12V标称值。发送1时,支路ae在-12/0,发送0时,支路在+12/0。

平衡的系统天生就更不受噪音干扰。如果通过双绞线馈电,则引入双绞线的噪声在两个支路上的振幅相同,并且差分信号相对于它仍然具有相同的振幅+/-或-/ +。因此,噪声电平的幅度可能大于信号,并且系统仍将正常工作。

标准电话系统中的语音电话使用模拟平衡信号。最大发射电平通常约为-10 dBm,其中0 dBm = 600 mV(600欧姆= 1 mW)。客户端的线路信号可能比该信号低10-20 dB,并且仍然“按某种方式工作”。尽管信号电平很低,但电缆对上可能会产生许多伏特的感应噪声(通常为50 Hz或60 Hz主电源)。没有听到任何“嗡嗡声。
稍微使线路不平衡,您会听到的只是嗡嗡声。


关于电话系统的平衡,我曾经有一台计算机(大约在1999年),如果将其插入我的任何调制解调器,都会导致附近的AM广播电台的音频耦合到线路上,声音足够大,可以在调制解调器上听到扬声器。即使我用普通的电话听,声音也听不懂,但经过数月的挫败,我猜它是一个AM广播电台,并且能够找到一个节奏与调制解调器上的噪音相匹配的电台。这种古怪的行为可能是线路平衡问题的结果吗?
supercat

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当您有两个完全相同的分立器(线路分别为0V和+ 5V或+ 5V和0V)时,您怎么称呼它?差分为+5或-5,但“中点”不是0V。
JustJeff

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平衡意味着每条线路中的阻抗都匹配,因此任何干扰都会在每条线路上感应出相同的电压,然后由差分接收器抵消。信号不必对称即可工作。

编辑-尽管信号通常是对称的,但它们不必用于平衡连接。这是非对称平衡输出的一个示例(从此处开始):

平衡音频输出

另一个平衡但不对称的音频电路(从此处开始):

平衡麦克风前置

他们说:

前置放大器与DoZ前置放大器非常相似-拓扑相同,但已对其进行了修改,以使用较低的电源电压。该放大器是单端A类电流反馈电路,具有极佳的线性度,宽带宽且无条件稳定。建议在输出端使用铁氧体磁珠(F1和F2)。所示的输出引脚是XLR音频连接器的常规连接,引脚1为地,引脚2为“热”,引脚3为音频返回(“冷”)。输出实际上是平衡的,但不对称-这是很常见的,许多高级录音室麦克风也使用相同的基本思想。

Supercat提到了MIDI,看来这使用了非对称平衡连接:

MIDI平衡

上面的页面说:

实际上,如MIDI规范文档中的电气规范说明所示,MIDI的主要设计目标是防止MIDI电缆可能发生的任何接地环路。这是通过使用经过光隔离器的平衡电流环路并仅将MIDI输出接地来完成的。MIDI IN连接器未接地到接收器的机箱。正确完成后,就不会有接地环路,也不会因MIDI设置而引起嗡嗡声或其他噪音。

同时此页面有一些信息一样,维基

以上引述:

ESP说:

“在混频器中接收该信号的电路称为差分放大器,导体的这种相反极性对其工作至关重要。” 。就像印刷版中的许多解释(某些在其他方面受人尊敬的书中的解释)一样,它描述了信号的对称性-“电压相等但极性相反”-但是甚至都没有提到平衡接口的最重要的单个特征。

信号对称绝对与噪声消除无关-阻抗至关重要!

维基说:

在电信和专业音频中,平衡线或平衡信号对是由两条相同类型的导体组成的传输线,每条导体在其长度上具有相同的阻抗,对地和其他电路也具有相同的阻抗。1个平衡线格式的主要优点是可以很好地抑制外部噪声。平衡线的常见形式是双引线(用于射频信号)和双绞线(用于低频)。它们与不平衡的线路形成对比,例如同轴电缆,其设计将其返回导体接地,或者其返回导体实际上为接地的电路。平衡和不平衡电路可以使用称为不平衡变压器的变压器互连。驱动平衡线路的电路本身必须保持平衡,以保持平衡的好处。这可以通过差分信号,变压器耦合或仅平衡每个导体中的阻抗来实现。承载对称信号的线(在每条线上具有相等但相反的接地电压的线)通常称为平衡线,但这是完全不同的意思。这两个条件无关。

来自Wiki的更多信息:

平衡和差分
大多数关于平衡线的解释都假设对称(反相)信号,但这是一个不幸的混乱-信号对称性和平衡线彼此之间非常独立。在平衡线路中,至关重要的是驱动器,线路和接收器中的匹配阻抗。这些条件确保了外部噪声对差分线路的每个分支均会产生相同的影响,因此,它会以共模信号的形式出现,并被接收机消除。平衡的驱动电路在“支脚”之间具有出色的共模阻抗匹配,但不提供对称信号。6存在对称的差分信号以防止与其他电路发生干扰-相等和相反的电流会抵消电磁场。但是它们对于消除其他电路的干扰不是必需的。


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奥利(Oli)-我们通常在技术上达成共识(可能约为99.9%)。我认为这次我们不做。我不能马上想到一种平衡的情况,即信号与参考信号(也就是差分接收器决策点)也不对称。示例可能是有用的。
罗素·麦克马洪

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@Russell-我同意信号通常是对称的,我试图弄清实际上是如何平衡线路的,即阻抗而不是对称。我给出了一个音频示例,因为这些类型的输出相当普遍。
奥利·格拉泽

那么,由于发送器的一侧对VDD具有电阻,而另一侧对输出门具有相同值的电阻,那么MIDI是否会被视为平衡协议呢?MIDI接收器在光耦合器LED的一侧有一个电阻。
supercat

@supercat-我对MIDI不太了解,但是快速浏览此页面表明它确实使用了平衡(和我的回答中的示例类似的非对称方式,仅返回+ 5V而不是接地)连接。
奥利·格拉泽

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平衡线是一条传输线,由两条
相同类型的导体组成,并且沿其接地线和其他电路的长度具有相等的阻抗。

不平衡线是传输线,通常是同轴电缆,其导体相对于地面的阻抗不相等;而不是平衡线。

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