Berarti saluran transmisi seimbang?

9

Pertanyaan sederhana, apa artinya memiliki saluran transmisi (RS-485 dalam kasus saya) seimbang vs tidak seimbang?

fret basset
sumber

Jawaban:

8

Dua garis sinyal dicerminkan di sekitar titik referensi pusat - sering tetapi tidak perlu ground. Ketika satu 'naik "relatif ke titik referensi yang lain adalah": turun "dengan jumlah yang sama. Tingkat rata-rata selalu nol relatif terhadap referensi.

Dalam sistem digital, driver menerapkan + v / -V untuk mis. Logis 1 dan -V / + V untuk logis 0.

Ini dibandingkan dengan sistem yang tidak seimbang di mana satu baris dapat dianggap sebagai garis referensi (sering kali ditanah) dan ayunan lainnya relatif terhadapnya. misalnya dalam sistem RS232 logis 1 = -12V nominal dan logis 0 = + 12V nominal. Ketika 1 dikirim, kaki ae di -12/0 dan ketika 0 dikirim, kaki berada di +12/0.

Sistem yang seimbang secara inheren lebih kebal terhadap kebisingan. Jika diumpankan melalui pasangan bengkok, noise yang diinduksi ke dalam pasangan memiliki amplitudo yang sama di kedua kaki dan sinyal diferensial masih memiliki amplitudo yang sama +/- atau - / + relatif terhadap itu. Jadi tingkat kebisingan bisa lebih besar daripada sinyal dan sistem akan tetap bekerja.

Telepon suara dalam sistem telepon standar menggunakan sinyal seimbang analog. Level transmit maksimum biasanya sekitar -10 dBm di mana 0 dBm = 600 mV dalam 600 ohm = 1 mW. Sinyal end-line pelanggan mungkin 10-20 dB di bawah itu dan masih bekerja 'setelah mode ". Meskipun tingkat sinyal rendah ini, Anda dapat memiliki banyak volt yang diinduksi (biasanya 50 Hz atau 60 Hz listrik) kebisingan pada pasangan kabel dan tidak mendengar "hum.
Ketidakseimbangan garis hanya sedikit dan SEMUA yang akan Anda dengar adalah hum.

Russell McMahon
sumber
Berkenaan dengan sistem telepon yang seimbang, saya pernah punya komputer (sekitar 1999) yang, jika dicolokkan ke salah satu modem saya, akan menyebabkan audio dari stasiun radio AM terdekat digabungkan ke saluran cukup keras untuk dapat didengar di modem pembicara. Suara itu tidak akan dapat dimengerti bahkan jika saya mendengarkan di telepon biasa, tetapi setelah berbulan-bulan frustrasi saya kira itu adalah stasiun radio AM dan, dapat menemukan satu yang irama cocok dengan suara-suara pada modem. Mungkinkah perilaku aneh seperti itu merupakan akibat dari masalah keseimbangan lini?
supercat
1
Apa yang Anda sebut itu ketika Anda memiliki dua discret identik, di mana garis-garisnya 0V dan + 5V, atau + 5V dan 0V? Ada perbedaan antara +5 atau -5, tetapi 'titik tengah' bukan 0V.
JustJeff
6

Seimbang berarti impedansi pada setiap saluran dicocokkan, sehingga setiap gangguan akan menyebabkan tegangan yang sama pada setiap saluran, yang kemudian dibatalkan oleh penerima diferensial. Sinyal tidak harus simetris agar ini berfungsi.

EDIT - Meskipun sering sinyal simetris, mereka tidak harus untuk koneksi yang seimbang. Berikut adalah salah satu contoh output seimbang non-simetris (dari sini ):

audio seimbang

Sirkuit audio seimbang namun asimetris lainnya (dari sini ):

Balanced mic pre

Mereka bilang:

Preamp sangat mirip dengan preamp DoZ - topologi identik, tetapi telah dimodifikasi untuk menggunakan tegangan suplai yang lebih rendah. Amplifier adalah rangkaian umpan balik Kelas-A berujung tunggal yang sekarang, yang memiliki linieritas sangat baik, lebar pita lebar dan stabil tanpa syarat. Manik-manik ferit (F1 dan F2) direkomendasikan pada output. Pin output yang ditampilkan adalah koneksi normal ke konektor audio XLR, dengan Pin 1 sebagai ground, Pin 2 "panas", dan Pin 3 adalah audio kembali ("dingin"). Outputnya sebenarnya seimbang, tetapi asimetris - ini sangat umum, dan ide dasar yang sama digunakan oleh banyak mikrofon studio premium.

Supercat menyebutkan MIDI, tampaknya ini menggunakan koneksi seimbang asimetris:

MIDI seimbang

The halaman di atas berasal dari kata:

Faktanya, tujuan desain utama MIDI, seperti yang terlihat dalam penjelasan spesifikasi listrik dalam Dokumen Spesifikasi MIDI, adalah untuk mencegah loop tanah yang mungkin terjadi dengan kabel MIDI. Ini dilakukan dengan menggunakan loop arus seimbang melalui opto-isolator dan hanya membumikan output MIDI. Konektor MIDI IN tidak terhubung ke sasis penerima. Ketika dilakukan dengan benar, tidak ada loop ground dan tidak ada dengung atau suara lain yang disebabkan oleh pengaturan MIDI.

Halaman ini juga memiliki beberapa info, seperti halnya Wiki

Kutipan dari atas:

ESP mengatakan:

"Sirkuit yang menerima sinyal ini dalam mixer disebut penguat diferensial dan polaritas konduktor yang berlawanan ini sangat penting untuk operasinya." . Ini, seperti banyak penjelasan dalam cetakan (beberapa di buku-buku terhormat), menggambarkan simetri sinyal - "sama dalam tegangan tetapi berlawanan dalam polaritas" - tetapi bahkan gagal menyebutkan satu-satunya fitur terpenting dari antarmuka seimbang.

SINYAL SINYAL TIDAK MEMILIKI APA PUN YANG DILAKUKAN DENGAN KEBISINGAN BISNIS - IMPEDANSI ADALAH MASALAH APA SAJA!

Wiki mengatakan:

Dalam telekomunikasi dan audio profesional, saluran seimbang atau pasangan sinyal seimbang adalah saluran transmisi yang terdiri dari dua konduktor dari jenis yang sama, masing-masing memiliki impedansi yang sama di sepanjang dan impedansi yang sama ke ground dan ke sirkuit lain. 1Keuntungan utama dari format garis seimbang adalah penolakan yang baik terhadap noise eksternal. Bentuk umum dari garis seimbang adalah twin-lead, digunakan untuk sinyal frekuensi radio dan twisted pair, digunakan untuk frekuensi yang lebih rendah. Mereka harus dikontraskan dengan garis tidak seimbang, seperti kabel koaksial, yang dirancang agar konduktor baliknya terhubung ke ground, atau sirkuit yang konduktor baliknya sebenarnya adalah ground. Sirkuit yang seimbang dan tidak seimbang dapat dihubungkan menggunakan transformator yang disebut balun. Sirkuit yang menggerakkan garis yang seimbang harus seimbang untuk menjaga manfaat keseimbangan. Ini dapat dicapai dengan pensinyalan diferensial, kopling transformator atau dengan hanya menyeimbangkan impedansi pada setiap konduktor. Garis-garis yang membawa sinyal simetris (yang memiliki tegangan yang sama tetapi berlawanan ke tanah pada setiap kaki) sering disebut sebagai berimbang, tetapi ini adalah arti yang sama sekali berbeda. Kedua kondisi tersebut tidak terkait.

Lebih banyak dari Wiki:

Seimbang dan diferensial
Sebagian besar penjelasan tentang garis seimbang mengasumsikan sinyal simetris (antiphase), tetapi ini adalah kebingungan yang tidak menguntungkan - simetri sinyal dan garis seimbang cukup independen satu sama lain. Penting dalam saluran seimbang adalah impedansi yang cocok pada driver, saluran dan penerima. Kondisi-kondisi ini memastikan bahwa noise eksternal memengaruhi setiap kaki dari garis diferensial secara merata dan dengan demikian muncul sebagai sinyal mode umum yang dilepaskan oleh penerima. Ada sirkuit penggerak seimbang yang memiliki pencocokan impedansi mode-umum yang sangat baik antara "kaki" tetapi tidak memberikan sinyal simetris. 6Sinyal diferensial simetris ada untuk mencegah gangguan dengan sirkuit lain - medan elektromagnetik dibatalkan oleh arus yang sama dan berlawanan. Tetapi mereka tidak perlu untuk gangguan penolakan dari sirkuit lain.

Oli Glaser
sumber
1
Oli - kami biasanya setuju secara teknis (Tentang 99,9% mungkin). Saya kira kita tidak cukup melakukannya pada kesempatan ini. Saya tidak bisa langsung memikirkan situasi seimbang di mana sinyal tidak simetris terhadap referensi yang pada dasarnya adalah titik keputusan penerima diferensial. Contoh mungkin berguna.
Russell McMahon
1
@Russell - Saya setuju sinyal sering simetris, saya mencoba untuk menjadi jelas tentang apa yang sebenarnya menyeimbangkan garis, yang merupakan impedansi, bukan simetri. Saya memberikan contoh audio karena jenis output ini cukup umum.
Oli Glaser
Jadi apakah MIDI akan dianggap sebagai protokol seimbang, karena satu sisi pemancar memiliki resistor ke VDD dan yang lain memiliki resistor bernilai sama ke gerbang keluaran? Penerima MIDI memiliki resistor di satu sisi LED optocoupler.
supercat
@supercat - Saya tidak tahu banyak tentang MIDI, tetapi melihat sekilas pada halaman ini menunjukkan bahwa memang menggunakan keseimbangan (dan asimetris seperti contoh dalam jawaban saya, hanya kembali ke + 5V alih-alih ground) koneksi.
Oli Glaser
2

Saluran yang seimbang adalah saluran transmisi yang terdiri dari dua konduktor
dengan tipe yang sama, dan impedans yang sama di sepanjang panjangnya ke ground dan sirkuit lainnya.

Saluran tidak seimbang adalah saluran transmisi, biasanya kabel koaksial, yang konduktornya memiliki impedansi yang tidak sama dengan tanah; sebagai lawan dari garis yang seimbang.

Gouse Shaik
sumber