Apa dan Mengapa pemutusan hubungan kerja?

Saya baru mengenal elektronik, dan tidak mengerti apa itu terminasi dan mengapa itu diperlukan, terutama dalam komunikasi digital.

Terima kasih

Mungkin, penjelasan yang lebih mekanis membantu untuk memahami:

Bayangkan Anda memiliki tali panjang, satu ujung terpaku pada dinding, ujung lainnya dipegang oleh Anda. Dengan stroke pendek ke atas, Anda dapat membuat gelombang yang berjalan di sepanjang tali:

(dari http://wwwex.physik.uni-ulm.de/lehre/physing1/node52.html )

Sekarang, mengapa demikian? Bayangkan tali terdiri dari banyak potongan kecil, masing-masing memberikan gaya ke depan dan kemudian menemukan kekuatan pada dirinya sendiri dari tetangganya. Mari kita berkonsentrasi pada kekuatan vertikal dan mengatakan gaya bergantung secara linear pada jarak vertikal antara potongan. Berikut adalah plot yang menunjukkan kekuatan dari tetangga dan jumlah dari foreces tersebut (yaitu arah dan kekuatan percepatan). Gelombang harus bergerak dari kiri ke kanan:

Seperti yang Anda lihat, bagian no 15 menghadapi kekuatan ke atas dan juga dipercepat ke atas. Potongan no. 14 menemukan gaya yang sama ke bawah, ditambah gaya ke atas yang lebih besar dari potongan no 13 dan seterusnya.

Akhirnya, potongan-potongan di tepi trailing (5, 6, 7) bergerak ke bawah, tetapi dipercepat ke atas, sampai mereka beristirahat.

Apa yang terjadi di dinding?

Bagian 13 tidak dapat bergerak, dan karena jarak vertikal yang besar ke partikel no 12, no 12 menghadapi gaya ke bawah yang sangat kuat. Ditekan ke bawah, dan akhirnya, Anda mendapatkan gelombang membalik secara horizontal yang berjalan mundur ke arah Anda.

Bagaimana jika talinya tidak terpasang sama sekali?

Gambar talinya dipotong antara bagian 12 dan 13. Untuk gambar terakhir, ini berarti bahwa tidak ada 12 yang menemukan gaya ke atas saja. Akhirnya, ia akan naik lebih tinggi dari maksimum gelombang seperti ujung cambuk, dan menghasilkan gelombang baru yang tidak terbalik yang berjalan mundur ke arah tali.

Bagaimana jika temanmu memegang ujung kedua?

Nah, biasanya, ombak hanya diserap oleh teman Anda, seolah-olah tali berlanjut di belakangnya. Ini karena dia tidak memegang ujungnya tetap seperti dinding, tetapi juga tidak longgar seolah-olah tidak ada apa-apa.

Perhatikan bahwa kecepatan gelombang tergantung pada berat dan juga ketegangannya. Ini karena ketegangan adalah asal dari kekuatan yang dijelaskan di sini.

Apa hubungannya dengan elektronik?

Akhirnya, perambatan sinyal mirip dengan perambatan gelombang pada tali. Jika Anda memperpendek ujung jalur sinyal ke GND, Anda menyimpannya pada potensi tetap, seperti dinding, dan ujung sinyal akan tercermin dengan tanda amplitudo yang berbeda. Jika ujung tidak terhubung ke apa pun, tepi sinyal akan dipantulkan dengan tanda amplitudo yang sama. Anda dapat mencegah pantulan dengan menghubungkan sinyal ke GND melalui resistor, seperti teman Anda. Jelas bahwa resistansi yang terlalu tinggi seperti garis sinyal terbuka, dan resistansi yang terlalu rendah seperti kependekan dari GND, jadi Anda harus mencocokkan resistor dengan nilai yang tepat di mana ia hanya menyerap sinyal.

Akhirnya, keluar dan coba barang ini dengan tali. Mungkin, Anda dapat meminta teman Anda untuk memegang tali lebih erat atau longgar seperti biasa, tetapi secara alami, orang cenderung cocok dengan ... impedansi tali dengan cukup baik.

EDIT:

Mencari itu kemarin, tetapi tidak menemukannya. Berikut adalah gambar ruang lingkup dari ruang lingkup yang terhubung langsung ke generator pulsa ditambah kabel panjang, dicuri dari https://hohlerde.org/rauch/elektronik/kleines/kabelradar/index.de.html :

Hubungan arus pendek di ujung kabel, Anda mendapatkan pantulan terbalik:

Untuk kabel ujung terbuka, Anda mendapatkan refleksi tegak:

Dengan terminasi yang benar, tidak ada refleksi. Namun, terminasi sedikit terlalu kuat, karena Anda masih melihat sedikit penurunan.

By the way, refleksi tiba setelah sekitar 20ns, jadi 10ns per arah. Pada kecepatan cahaya 75%, ini berarti panjang kabel sekitar 2,2 m.

EDIT2:

Saya bersenang-senang menulis simulasi. Seperti di atas, tali dibagi menjadi beberapa bagian, dan gaya vertikal pada setiap bagian ditentukan dari jarak vertikal ke tetangga langsungnya. Ini dia:

Inilah yang akhirnya membantu saya memahami penghentian dan refleksi: Misalkan Anda memiliki kabel koaksial yang sangat, sangat panjang, dengan ujung yang jauh disingkat menjadi satu. Jika Anda memasukkan arus melalui itu, apa yang akan menjadi tegangan?

Karena kabel dipendekkan pada ujung yang jauh, Anda akan berharap voltase tetap dekat 0. Tapi, ujung jauh adalah jauh - jika tegangan langsung 0 volt, kita akan berkomunikasi lebih cepat daripada cahaya! Sebagai gantinya, sinyal harus merambat ke kabel ke pendek, lalu kembali ke ujung dekat lagi, sebelum kita melihat pendek di ujung kita. Inilah yang dimaksud dengan refleksi.

Seperti apa sinyal pada waktu sebelum pantulan tiba? Nah, kabel memiliki resistansi bukan nol, dan kapasitansi bukan nol - secara elektrik, ini seperti rangkaian induktor seri dan kapasitor shunt yang panjang - dan itu akan menyebabkannya diisi dari sumber kita saat ini ketika sinyal menyebar. Secara elektrik, ini terlihat seperti hambatan - ini disebut impedansi karakteristik. Sepotong kabel koaksial 50 ohm yang sangat panjang akan terlihat persis seperti resistor 50 ohm, secara elektrik. Yang lebih pendek terlihat seperti resistor 50 ohm selama periode sinyal menyebar ke bawah kabel.

Dalam skenario imajiner kami, maka, menerapkan arus ke kabel panjang dengan pendek di ujungnya, bentuk gelombang tegangan akan terlihat seperti puncak pendek (dengan tegangan sama dengan arus * karakteristik_impedansi) diikuti dengan pengembalian ke (dekat) 0 volt. Jika ujung kabel yang lain adalah sirkuit terbuka, itu akan terlihat seperti puncak pendek diikuti oleh tegangan yang lebih tinggi (ditentukan oleh tegangan maksimum sumber kami saat ini).

Misalkan kita tidak menginginkan refleksi. Jika kita menghentikan coax dengan resistor yang memiliki nilai yang sama dengan impedansi karakteristik kabel, kita disortir! Membujuk terlihat seperti resistor 50 ohm saat sinyal merambat, dan masih terlihat seperti resistor 50 ohm setelah propagasi selesai - karena kami menghubungkan satu resistor di ujungnya. Ini adalah pemutusan hubungan kerja.

Pemutusan diperlukan ketika Anda bekerja dengan saluran transmisi dan (relatif) sinyal frekuensi tinggi. Sinyal yang melewati jalur transmisi sebenarnya bergerak sebagai gelombang elektromagnetik, dan gelombang ini dapat dicerminkan oleh setiap diskontinuitas dalam saluran karena perubahan impedansi. Efek yang tepat inilah yang menyebabkan cahaya memantul dari genangan air atau sepotong kaca. Termination mengacu pada penambahan resistor di ujung saluran transmisi untuk menyerap sinyal yang melewati jalur dan mencegah pantulan. Resistor penghentian harus dicocokkan dengan impedansi saluran agar tidak membuat diskontinuitas dan refleksi yang dihasilkan.

Ini sangat penting dalam sistem digital kecepatan tinggi karena pantulan ini dapat menyebabkan interferensi simbol yang menghasilkan kesalahan bit. Kebetulan, Intel mengalami masalah ini ketika mereka meningkatkan kecepatan CPU mereka. Mereka dipaksa untuk mempekerjakan sejumlah besar insinyur RF untuk mendesain ulang motherboard mereka agar beroperasi dengan benar pada kecepatan tinggi.

Untuk sebagian besar aplikasi RF, jalur transmisi umumnya diakhiri dengan resistor ke ground. Namun, dalam aplikasi digital, kadang-kadang bermanfaat untuk mengakhiri sambungan dengan beberapa cara berbeda. Untuk beberapa bus, tegangan terminasi 1/2 Vcc digunakan sehingga kekuatan drive yang diperlukan untuk pull-up dan pull-down akan simetris, menghasilkan kinerja yang lebih baik. Ini umum untuk bus memori berkecepatan tinggi termasuk DDR2 dan DDR3. Untuk jalur diferensial, gaya terminasi yang umum adalah satu resistor yang secara langsung menghubungkan kedua konduktor sebagai lawan resistor individual ke ground.

Sinyal AC yang berjalan di sepanjang kawat tercermin di ujungnya. Sinyal pantulan ini bercampur dengan sinyal "nyata" dan menyebabkan gangguan. Pengakhiran biasanya berarti meletakkan resistor di akhir; ini membuat ujung garis berperilaku seperti panjang kawat yang tak terbatas (tanpa ujung, jadi tanpa refleksi).

Nilai resistor tergantung pada impedansi saluran . Inilah sebabnya mengapa ada nilai resistor terminasi spesifik yang harus digunakan untuk jenis jalur atau bus tertentu.