Comments 34
Много неточностей и ляпов, например, симметричная цепь аудио почему то называется дифференциальной парой. Это по физике неверно. Одно дело симметричность сопротивлений / импедансов относительно земли, другое дело передача сигнала со сдвигом фазы. Тут же понятно, что это разные по смыслу системы?
Разве? Вроде бы одно и то же. Симметричность сопротивлений относительно земли автоматически тянет за собой противофазность сигналов.
Симметричность [балансной линии или дифпары] относительно земли и противофазность сигналов не являются взаимосвязанными вещами и не следуют одно из другого прямо или опосредовано, однако чисто практически стремятся совместить оба этих фактора в одной линии, потому что это позволяет легко задавить синфазную помеху. Чему, собственно, в статье уделено значимое внимание и приведены примеры использования. Никто не запрещает по "витухе" передавать восемь независимых и никак друг с другом не связанных сигналов, ну или семь плюс условный земляной провод - иногда так и делают. Но только разделение на четыре примерно симметричных дифпары позволяет поднять помехозащищенность даже в отсутствие экранирующей оплетки до практически применимого уровня. Та же физика в аудиокабеле. Можно использовать оба проводника в общей оплетке независимо - в бытовом аудио так часто включают два стереоканала одним кабелем, но именно балансное подключение поднимает помехозащищенность линии до такого уровня, что становится возможным подключать хоть ленточные микрофоны кабелями в несколько десятков метров, и не нахватывать фон.
Отличное дополнение, спасибо.
"разделение на четыре примерно симметричных дифпары позволяет поднять помехозащищенность даже в отсутствие экранирующей оплетки до практически применимого уровня."
Причём помехозащищенность дифпары даже лучше, чем у экранированного коаксиального кабеля, что подтверждается давнишним переходом Ethernet с коаксиального кабеля на витую пару, с последующим существенным ростом полосы пропускания.
Да, экран призван экранировать наводки на внутреннюю жилу коаксиала, но он сам используется в качестве общего провода, а по нему текут все собранные наводки, а их в промышленном окружении может быть очень много. И главное - он подключён к корпусу компьютера, на котором присутствует половина фазового напряжения благодаря конденсаторам в блоке питания. И если заземление или хотя бы зануление не подключено, то имеем бодрящие полфазы на всей сети.
50 Гц сетевого напряжения не проблема для коаксиального эзернета, но ощутимая проблема для пользователей, особенно если принтер подключён к другой фазе - тогда у нас противоборствуют две полуфазы.
Возможным развитием коаксиала было бы введение ещё одного экрана - внешний подключался бы к корпусу, а внутренний использовался бы в качестве сигнального, но это усложнило бы и кабель, и особенно разъёмы и обжимку.
К счастью, подоспела витая пара.
Витая пара не контактирует сигнальными проводниками с корпусом компьютера (только экраном, если есть), и избавлена от роли помехопровода.
Неэкранированный кабель Cat5 неказист и незатейлив, но даже он существенно лучше коаксиала в плане собирания помех. К тому же он симметричный, что позволяет избавиться от синфазной составляющей наводки - на идеально сбалансированной линии амплитуда наводки одинакова и противофазна на двух проводниках линии, в итоге просто обнуляется. Для того, чтобы это происходило не непосредственно на входе приёмника, в Ethernet используются трансформаторы, обычно в виде микросборок на все четыре пары. Если использовать пару таких трансформаторов на приёмнике и передатчике, наводок в линии становится существенно меньше.
Приведу пару примеров.
В древней аналоговой системе видеонаблюдения использовалась смесь из коаксиального кабеля и витой пары для передачи композитного видеосигнала. Проводка видеонаблюдения была проложена рядом с силовой и звуковой (15 кВт). Практической возможности проложить кабели иначе не было.
Проводка собирала весь мусор, что ожидаемо отражалось на видеонаблюдении в виде шума.
Но когда включался звук, даже кадровую синхронизацию видеонаблюдения срывало - размах наводки превышал размах сигнала.
После переделки проводки - исключения коаксиальных сегментов, подключения сквозных витых пар от каждой камеры до платы захвата, стало заметно лучше.
Установка же трансформаторов на выходе камеры и на входах платы практически свела на нет наводки - если знать, где искать - их можно было разглядеть.
Реакция на включение мощного звука устранилась.
Также экспериментировал с прохождением по витой паре cat5 сигнала кабельного телевидения, оператор предоставлял порядка 150 каналов, равномерно распределённых по всему диапазону. Нижняя треть каналов прошла по одиночной витой паре метров на 20. Средняя - была заметно ослаблена, тем сильнее, чем выше частота. Верхняя треть не принималась вовсе.
И ещё - кабель vga длиной 20 м из двух кабелей cat5, full-hd, замыливания изображения не наблюдалось, только уменьшение яркости за счёт падения напряжения.
Кабель DVI 13м, 1280*1024 - без замечаний, при более высоком разрешении сыпало розовыми точками.
Полагаю, при использовании коаксиального кабеля cat6-7 результаты были бы существенно лучше, к сожалению на метраж тогда не нашёл, а покупать бухту для экспериментов кусалось.
"Спасибо, доктор, вы хорошо слушаете.."
У меня у товарища в частном доме стоял комп на столе, а рядом проходила труба отопления. Неоднократно получал ощутимые удары переменным током, когда приходилось заглядывать на заднюю сторону системника, потому что очень удобно было одной рукой держаться за эту самую трубу, а второй за системник.
Внутри блока питания стоят два Y-конденсатора. Их средняя точка подключена на корпус. Если корпус не заземлен (во многих домах заземленных розеток нет), то на нем будет примерно половина сетевого напряжения. Если ухватиться за трубу отопления и корпус одновременно, это неприятно, но не смертельно. Ток будет небольшой, т.к. емкость конденсаторов небольшая. На частоте 50гц их импеданс тоже небольшой.
Точно небольшой, или описка?)
Кто то, видимо, путает проводимость с импедансом) если емкость конденсатора маленькая, то на низких частотах импеданс большой, а проводимость, наоборот, маленькая - поэтому переменный ток частотой 50 Гц , проходящий через человека при заземлении корпуса незаземлённого компьютера собой на батарею невелик)
Ну или подумали что я про грамотность, так я сам сомневаюсь что то)))))
Скажите, верно ли то, что сетевые карты и прочие устройства Ethernet вообще гальванически развязаны с "витухой"?
Насколько я понимаю, гальванической развязки нет. Трансформаторы "параллельные", т.е. обмотки включены не "вертикально" по схеме, а горизонтально.
Да и насколько я знаю наличие обычного трансформатора не гарантирует блокирование наводок - они всё равно просачиваются через эквивалентную ёмкость трансформатора.
Но 50 Гц со гармониками, основной компонент наводок, медный Ethernet заборол.
Чего не скажешь о разрядах молнии, к сожалению. Ну и места генерирования мощных высокочастотных помех лучше обходить стороной.
А гальваническая развязка, к примеру станка, индуктивностью обмоток трансформатора давит ВЧ. Поэтому например Powerline Ethernet не работает сквозь трансформаторы.
Развязаны. Типичное испытательное напряжение 1,5 кВ.
Но средние точки обмоток трансформаторов со стороны линии (100 Мб) - соединены с корпусом через высоковольтный конденсатор.
нет, симметричность сопротивлений относительно земли и противофазный сигнал - это рззные по смыслу вещи
А почему по физике не верно?
В аудио, по-моему, устоявшийся термин "балансная линия", "балансный вход" и т.п.
Да, устоявшийся термин, означающий дифпару в экранирующей оплетке. В аудио диапазон используемых частот не предъявляет специальных требований к импедансу линии - ни к его номинальному значению, ни к стабильности (отсутствию неоднородностей), но принцип действия от этого не меняется - противофазные (балансные, дифференциальные) сигналы в одной достаточно симметричной линии позволяют легко задавить синфазную помеху.
вы пытаетесь выдать свои слова за мои. Я такого не говорил
"Балансный" -это немного про другое. Выходные сопротивления источника сигнала и входные сопротивления приемника сигнала вместе образуют мост Уитстона. Он должен быть в балансе: Rih/(Roh+Rih)=Ril(Rol+Ril). При этом условии получается наилучшее подавление противофазной помехи. Заметьте, сигналы в линии совершенно не обязаны быть зеркально-одинаковыми. Имеет значение только разность между ними. Есть т.н. псевдобалансное подключение, когда сигнал подается только в один проводник из пары. Оно широко используется в аудиотехнике. На самом деле никакое оно не "псевдо", а абсолютно полноценное, потому что пока баланс моста соблюдается, приемник видит дифференциальный сигнал (разность), и полностью игнорирует синфазный. Т.е. подавление помех работает точно так же.
Спасибо за тему.
Не забудьте во второй части упомянуть baloon - трансформатор, используемый во всех проводных сетевых интерфейсах (обычно выполнен в виде микросборки). Он призван обнулить синфазную составляющую помехи.
Правильно balun, от BALanced-to-UNbalanced. Будучи трансформатором, реальный balun может иметь коэффициент трансформации отличный от 1:1. Это свойство часто используется в технике радиосвязи и телерадиовещания, когда требуется не только переход балансной линии к небалансной, но и одновременно трансформация импедансов между линиями или между линией и нагрузкой.
Подавляются не только помехи, но и излучение от сигнала,
поэтому и потери при передаче ВЧ сигналов будут меньше.
Это одно и тоже на самом деле. Называется принцип взаимности или обратимости антенн. Все, что рассчитано и практически реализовано для приема, равнозначно работает для передачи, и наоборот. У нас ситуация паразитной антенны и помех, то есть мы стремимся ухудшить работу линии в качестве антенны, от чего она хуже ловит помехи извне и хуже излучает помехи сама, и оба эти качества равнозначны.
В проводной связи симметричные линии применялись изначально и уже оттуда пришли в профессиональную звуковую аппаратуру и прочие системы передачи. Обязательно надо было рассмотреть длинные линии. С этого и началась история симметричных линий связи.
Поскольку внешние наводки воздействуют на оба проводника примерно одинаково, они становятся синфазными помехами, которые эффективно подавляются на приёмной стороне.
Это только если они проложены максимально близко друг к другу на печатной плате и/или скручены в проводах.
Дифференциальная передача сигнала, создаём учебную модель