为什么网络需要公共接地电缆?


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我正在阅读有关计算机和嵌入式系统中的串行通信的信息,发现以下语句-

通过电线连接的计算机必须具有公共接地参考,通常由电缆中的接地线提供。(来源

这是什么原因呢?我认为接地线仅用于防止漏电。通信网络中对公共接地线的需求是什么?


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简而言之,就是您必须知道测量信号的依据。
dmckee ---前主持人小猫,

Answers:


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电压是相对的。仅当您有另一个电压电平要与之比较时,一个电压电平才有意义。如果仅看信号线,就不会更明智,也不会测量电压。您需要一个参考来进行测量,以便您可以说该信号是相对于地的许多伏特。

以地为参考,当我们谈论的电压水平,除非另有说明,是不言而喻的。平衡信号通常相对于地面对称,因此,当一根导线上的电压达到+1 V时,另一根线上的电压将达到-1V。但是接收器不会看到一根电线,而不会看到+1V。它会查看两条线之间的电压差,然后接地是不相关的。此类信号通常会通过双绞线电缆传输,其中一根导线为正信号,另一根导线为负信号。没有接地线。

编辑
Kortuk希望看到一张漂亮的照片。再次。(叹)

在此处输入图片说明

Etvoilà和une jolie图片。不要看En-Ya,这是关于我的壁钟的。它挂多高?大多数人会说“大约2米”。那是因为我们通常将地板作为参考水平,即我们的“地面”。但是我的公寓在二楼,如果我以街道水平作为参考,时钟将在街道水平之上8 m。地理学家建议的海拔高度为35 m。因此,“高度”在没有参考的情况下是没有意义的,在电压的情况下,它是同一回事。


电线上的鸟=)
Onur

我注意到您的回答没有清晰的画面。
2012年

@Kortuk-是的,我认为我拍的好照片至少值得5票... ;-)
Oli Glaser

@Oli-您的动画效果可能不错,但是我的一个很好的女孩!:-)
stevenvh 2012年

@Kortuk-也有!:-)
stevenvh 2012年

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dmckee是正确的(确实应该将其添加为答案),这是因为任何电信号都需要接地连接提供的返回路径。电压的另一个名称是“电位差”,表示两个电位差分。因此,您不能只说一个点是“五伏”,而必须说它是“相对于x的五伏”(实际上,我们确实说了前者,但是假设我们知道相对点在哪里-例如一个地节点)

想想一个灯泡-有两个端子。一个电池-两个端子。我们可以仅通过将一个端子之一连接到电池端子之一来点亮灯泡吗?不,我们必须完成电路
另一种看待它的方法是泵(电池)和管道(电线)加上(封闭的)水轮(负载)。要使水泵转动水轮,泵需要有一个出水管和一个回水管。

这是一个需要澄清的图表:

水类比

请注意,以上解释了对两根线的需求-正如Wouter正确解释的那样,不一定需要“公共接地”(即在与变压器/光学隔离的系统中)。虽然发射器和接收器仍然具有完整的电路(例如,与初级线圈磁耦合的变压器的初级线圈-这就是为什么次级线圈可以具有不同的“接地”基准),所以它们看上去“相同”。


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爱那个图!
dext0rb

@ dext0rb-谢谢,我认为这很酷-我在这里找到了几个更复杂的版本。此外维基Hyperphysics都对水的比喻良好的网页(和它的局限性)
奥利格拉泽

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我认为它应该在北半球逆时针旋转:-)
stevenvh 2012年

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通常,这是正确的-电压必须具有参考点。将电压视为距离:距离的概念毫无意义,除非您从何处达成共识。

但是这种说法并不完全正确。电线不需要带电,可以是玻璃纤维电线。

另一个反例是平衡变压器耦合通信,大多数现代以太网连接以及一些高可靠性系统(例如MIL-1553)都使用了平衡变压器耦合通信。对于这种通信,两个通信系统不必具有共同点。


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通信网络根据电压差传输数据。要测量任何电压,应该有一些参考点。双方的计算机或具有串行连接的两个设备都应赌它们应该理解数据的相同含义(读取-电压的相同参考点),因此提供相同的公共接地至关重要。这也有助于防止噪声破坏数据交换。

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