या बेमेल लाइनें आपके सिग्नल को कैसे बिगाड़ती हैं

खतरनाक प्रोटोटाइप फोरम में, मैंने एक बार एसपीआई बस के साथ समस्याओं के बारे में एक चर्चा में भाग लिया, जिसने एक निश्चित लंबाई से शुरू होकर सामान्य रूप से काम करना बंद कर दिया। मेरे अनुभव ने मुझे दो बातें बताईं: 1) शक्ति स्रोत की जांच करें, 2) प्रतिबिंबों के लिए लाइन की जांच करें। तब मुझे महसूस हुआ कि यह सभी हाम्स के लिए एक आम समस्या होनी चाहिए। डेटा लाइनें एक जटिल विषय हैं, और इस इलेक्ट्रॉनिक जादू से रहस्य को हटाने का समय है।

परिचय

यह एल ई डी, एक नियंत्रक और कई तर्क बाड़ों से कुछ दिलचस्प इकट्ठा करने के लिए एक बात है। और एक और बात - अपनी रचना को बाहरी दुनिया के साथ केबलों से जोड़ना और उनके माध्यम से विभिन्न निम्न और उच्च-आवृत्ति संकेतों को प्रसारित करने का प्रयास करना। भौतिकी के नियम अतुलनीय हैं, और अच्छी डेटा लाइनों का विकास अपने आप में एक नटखट कार्य है।

लंबी लाइनों के साथ मेरा पहला व्यावहारिक परिचित लगभग 20 साल पहले हुआ था, जब मैंने एक केबल पर 8-25 मीटर लंबे 8 मेगाहर्ट्ज सीजीए डिजिटल वीडियो सिग्नल को प्रसारित करने की कोशिश की थी। जैसा कि आप कल्पना कर सकते हैं, मेरा पहला प्रयास असफल रहा था। मैंने लगभग दस साल पहले लंबी लाइनों के बारे में सीखा था, लेकिन मैंने इस ज्ञान का इस्तेमाल कभी नहीं किया। इस प्रकार, मुझे जानबूझकर अध्ययन में देरी करना और समस्या को समझना था।

लंबी लाइनों का सिद्धांत पर्याप्त रूप से समझ में आता है, लेकिन यह उन लोगों को डरा सकता है जो एनालॉग इलेक्ट्रॉनिक्स में पारंगत नहीं हैं। बस पता है कि आप लंबी लाइनों को पूरा करने से बच नहीं सकते। आप निश्चित रूप से अपनी गतिविधि के कुछ चरण में उनका सामना करेंगे, और आपको आने वाली समस्याओं को हल करना होगा।

सौभाग्य से, कुछ अपेक्षाकृत सरल चीजें हैं जो आप खुद को हार से बचाने के लिए कर सकते हैं। लंबी रेखाओं के कारण होने वाली समस्याओं को आसानी से देखा जा सकता है (एक आस्टसीलस्कप का उपयोग करते हुए। - लगभग। अनुवाद। ) , और फिर मैं आपको दिखाने की कोशिश करूंगा कि विभिन्न संचरण लाइनों में विभिन्न आवृत्तियों के संकेतों के साथ बहुत सारे चित्रों के साथ क्या हो रहा है।

यहां, उदाहरण के लिए, केबल के आउटपुट पर सिग्नल की तरंग:


चित्रा 1. विशेष उपायों के बिना लाइन के आउटपुट पर संकेत।

हमारा खूबसूरत संकेत अब बिखर गया है।

लंबी लाइन क्या है?

किसी भी कनेक्शन को लंबी लाइन माना जा सकता है। हालांकि, विशेषता प्रभाव हमेशा मनाया नहीं जाता है। यही कारण है कि कई परिभाषाएं हैं, जिन्हें लंबी रेखा माना जाना चाहिए। यह निर्भर करता है कि आप किस क्षेत्र में काम करते हैं। आपको यह समझना चाहिए कि सिग्नल के लिए केबल के एक छोर से दूसरे छोर तक जाने में समय लगता है। यह सब नमक है

एक तांबे के तार में, सिग्नल प्रकाश की गति के लगभग 2/3 (लगभग 2 · 10 ⁸ m / s) की गति से प्रेषित होता है। इसका मतलब है कि प्रत्येक 20 सेमी केबल 1 एनएस देरी देगा। ये संख्या आपको मूल्यांकन करने की अनुमति देती है कि मुसीबत शुरू होने से पहले आप लाइन को कितना बढ़ा सकते हैं।

जब आप एक निश्चित आवृत्ति पर केबल के माध्यम से एक वैकल्पिक संकेत संचारित करते हैं, तो एक स्थिति उत्पन्न होगी कि इनपुट वोल्टेज पहले से ही चरण बदल गया है, लेकिन संकेत अभी तक आउटपुट तक नहीं पहुंचा है। वास्तव में, पूरी सिग्नल अवधि केबल में फिट होने से पहले समस्याएँ शुरू हो जाएंगी।

आमतौर पर, निम्नलिखित लंबी लाइन परिभाषाओं का उपयोग किया जाता है:

• ऐसी उच्च आवृत्तियों के संकेतों को प्रसारित करने वाली एक पंक्ति जिसे तरंगदैर्ध्य को ध्यान में रखा जाना चाहिए (विकिपीडिया);
• इस तरह के सिग्नल को प्रसारित करने वाली एक लाइन जो आधी लहर या अधिक लाइन के साथ खड़ी होती है;
• लंबाई के साथ एक रेखा जिसमें तरंग दैर्ध्य का एक महत्वपूर्ण हिस्सा रखा गया है।

यह सिद्धांत को समाप्त करता है। आइए हम व्यवहार में दिखाएं कि क्या हो रहा है, उपकरणों और भागों के न्यूनतम सेट का उपयोग करने की कोशिश कर रहा है।

मापने की स्थापना

OSAA कृपया सभी आवश्यक सामग्री प्रदान की है। यहाँ मैं इस्तेमाल किया है:

• 5 वीं श्रेणी के 20 मीटर के अनछुए मुड़ जोड़ी;
• उसी मुड़ जोड़ी केबल का एक और आधा मीटर (यह दिखाने के लिए कि छोटी केबलों के साथ यह इतना सरल नहीं है);
• संकेत जनरेटर;
• 100 मेगाहर्ट्ज के एक बैंड के साथ दो ऑसीलोस्कोप;
• दोहरी बिजली की आपूर्ति;
• विकास बोर्ड;
• दो आरजे -45 कनेक्टर।

निम्नलिखित सर्किट को इकट्ठा किया गया था:


चित्रा 2. कम वर्तमान उत्पादन के साथ लाइन सर्किट सर्किट

सर्किट बस एक केबल पर लोड किया गया 74HC04 इन्वर्टर है। आपूर्ति वोल्टेज 5 V है। Oscilloscope No. 1 अंक IN_SIG / IN_GND से जुड़ा है, और आस्टसीलस्कोप नंबर 2 OUT_SIG / OUT_GND से जुड़ा है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि ऑसिलोस्कोप एक आम जमीन से जुड़े नहीं हैं। उनके आम तारों को एक साथ जोड़ने का मतलब होगा लाइन में शॉर्ट सर्किट। एक रोटर रोकनेवाला, जिसे टर्मिनेटर कहा जाता है, कनेक्ट या डिस्कनेक्ट किया जा सकता है। जब Rterm अक्षम हो जाता है, तो लाइन को ओपन या नॉन-टर्मिनेटेड कहा जाता है।

दूसरा सर्किट एक उच्च-वर्तमान आउटपुट वाला एक झरना है। कई 74HC04 इनवर्टर समानांतर में जुड़े हुए हैं, प्रत्येक 10 ओम वर्तमान-सीमित अवरोधक से सुसज्जित है। यह कई सौ मिलीमीटर तक वर्तमान प्रदान करना चाहिए। यह सर्किट विशेष चालक माइक्रोकिरिक्ट्स से एक लाइन की बिजली आपूर्ति का अनुकरण करता है।


चित्रा 3. उच्च वर्तमान आउटपुट के साथ लाइन सर्किट सर्किट

नोट: चित्र केवल दृष्टांत के लिए हैं। वास्तविक जीवन में, अतिरिक्त आवश्यकताएं सर्किट पर लगाई जा सकती हैं, जिन्हें बाद में इस लेख में वर्णित किया गया है।

इकट्ठे स्थापना इस तरह दिखता है:


चित्रा 4. स्थापना को मापने


चित्रा 5. विकास बोर्ड और कनेक्टर्स

RJ-45 कनेक्टर, जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है, एक विशेष तरीके से जुड़ा हुआ था। एक केबल में चार मुड़ जोड़े होते हैं, और इस प्रकार हम एक लंबी रेखा की जांच कर सकते हैं यदि हम श्रृंखला में विभिन्न जोड़े केबल जोड़ते हैं। कनेक्टर्स पर जंपर्स जोड़े को एक के बाद एक जोड़ते हैं, अर्थात्, प्रभावी केबल की लंबाई चौगुनी होती है। 20-मीटर केबल से, 80-मीटर ट्रांसमिशन लाइन प्राप्त की जाती है।

चूंकि अधिकांश उपकरण दान किए गए थे, इसलिए यह एक ही ब्रांड, मॉडल और संस्करण के दो उपकरणों को खोजने के लिए एक समस्या थी। माप के लिए उपयोग किए जाने वाले ऑसिलोस्कोप जांच के केबल लंबाई में एक दूसरे से 30 सेमी भिन्न होते हैं। जैसा कि ऊपर कहा गया है, यह केबल के माध्यम से सिग्नल प्रसार में देरी का परिचय देता है। इसलिए, यदि आप एक आस्टसीलस्कप को अलग-अलग जांचों के साथ एक ही सिग्नल स्रोत से जोड़ते हैं, तो आपको परिणामों में थोड़ा अंतर दिखाई देगा:


चित्रा 6. तार की लंबाई में 30 सेंटीमीटर अंतर के कारण संकेत प्रसार में देरी

मापा देरी 1.6 ns था। यह एक छोटा सा लग सकता है, लेकिन जब दो संकेतों का मिलान करने की कोशिश की जाती है जो समय में एक दूसरे से दूर नहीं होते हैं, तो आपको केबल की लंबाई को ध्यान में रखना होगा।

नोट: आस्टसीलस्कप विभिन्न चैनलों के लिए 2 V / div और 0.2 V / div के Y- अक्ष संकल्प प्रदर्शित करता है। दोनों जांच में एक 1:10 विभक्त होता है, लेकिन उनमें से केवल एक विशेष चिह्न होता है, जो आस्टसीलस्कप को जांच के प्रकार को पहचानने और ऊर्ध्वाधर संकल्प को सही ढंग से प्रदर्शित करने की अनुमति देता है। वास्तव में, दोनों चैनलों के संकल्प समान हैं।

पहला माप 80 मीटर केबल द्वारा शुरू की गई देरी को दर्शाता है। यहां, इनपुट और आउटपुट सिग्नल एक ही आस्टसीलस्कप से जुड़े हैं। यह एकमात्र माप है जहां एक आस्टसीलस्कप का उपयोग करने की अनुमति है, क्योंकि इस मामले में लाइन का सामान्य तार शॉर्ट-सर्कुलेटेड है, जैसा कि ऊपर कहा गया था। हालांकि, इस तरह से आप आसानी से सिग्नल देरी दिखा सकते हैं।


चित्रा 7. एक 80-मीटर केबल (ऊपरी चैनल - इनपुट, कम - आउटपुट) में संकेत प्रसार की देरी

बढ़ाई गई छवि (छवि 7, दाएं) 402 एनएस की देरी दर्शाती है, जो 2 · 10 ⁸ मीटर / सेकंड · 402 · 10 ^-9 एस = 80.4 मीटर की एक पंक्ति की लंबाई से मेल खाती है। यह बहुत ही करीब थी जो अपेक्षित थी, इसलिए हम मान सकते हैं। परिणाम स्वीकार्य है।

लंबी लाइन माप

जब स्थापना तैयार हो जाती है, तो आप वास्तविक माप शुरू कर सकते हैं। यदि आप 80-मीटर केबल पर 100 kHz वर्ग तरंग लागू करते हैं तो क्या होगा? उत्तर: आप लाइन पर कितनी अच्छी तरह सहमत हुए हैं, इस पर निर्भर करता है।


चित्रा 8. केबल 80 मीटर, सिग्नल 100 kHz, कम-वर्तमान लाइन शक्ति।
शीर्ष पंक्ति: गैर-समाप्त रेखा, बाईं ओर प्रवेश द्वार है, दाएं से निकास है।
नीचे की पंक्ति: समाप्त लाइन, बाएं - प्रवेश द्वार, दाएं - निकास

यहां क्या हो रहा है? नॉन-टर्मिनेटेड केबल बहुत सारा कचरा देती है, आउटपुट और प्रवेश द्वार दोनों पर। जब 100 ओम प्रतिरोध केबल से जुड़ा होता है, तो सब कुछ अच्छा दिखता है। उत्तर लंबी लाइन के गुणों में निहित है। जब आप केबल के लिए एक संकेत लाते हैं, तो आप ऊर्जा को केबल में स्थानांतरित करते हैं। यह ऊर्जा इसके माध्यम से फैलती है जब तक कि यह अंत तक नहीं पहुंचती है, जिसमें समय लगता है , और फिर केबल से बाहर निकलना चाहिए। हालाँकि, यदि केबल के अंत में उच्च प्रतिरोध है, तो ऊर्जा केबल से बाहर नहीं निकल सकती है और इनपुट पर वापस परिलक्षित होती है। (यदि प्रतिरोध (शॉर्ट सर्किट) बहुत कम है, तो ऊर्जा भी रेखा के अंत में परिलक्षित होती है, केवल परावर्तित संकेत का चरण अलग होगा। - लगभग।

आप में से कुछ लोगों ने एक भौतिकी वर्ग में एक रस्सी प्रयोग देखा होगा। आप रस्सी लेते हैं, इसे दीवार के खिलाफ एक छोर के साथ जकड़ें, स्वतंत्र छोर को खींचें और स्विंग करें। आप देखते हैं कि रस्सी के साथ भेजी गई गति दीवार तक जाती है, उछलती है और वापस दौड़ती है। बिजली के साथ ही लंबी लाइन भी यही करती है।

किसी भी लंबी लाइन में एक पैरामीटर होता है जिसे लाइन की तरंग प्रतिबाधा कहा जाता है। केबल कितना भी लंबा क्यों न हो, उसमें समान प्रतिबाधा होती है। केबल के माध्यम से प्रसारित होने वाली ऊर्जा को लेने के लिए, टर्मिनल प्रतिबाधा लाइन की लहर प्रतिबाधा के बराबर होनी चाहिए। मुड़ जोड़ी के मामले में, यह 100 ms 15 ओम है। किसी भी केबल के लिए, प्रतिबाधा या तो ज्ञात है या मापा जा सकता है।

टर्मिनेटर प्रतिरोध क्यों लाइन प्रतिबाधा के बराबर होना चाहिए कारण अधिकतम शक्ति प्रमेय (जैकोबी प्रमेय) पर आधारित है। अधिकतम शक्ति संचारित करने के लिए, ऊर्जा के स्रोत और रिसीवर के आंतरिक प्रतिरोधों का मेल होना चाहिए। कोई भी टर्मिनेटर जिसका प्रतिरोध लाइन के वेव इम्पीडेंस के बराबर नहीं है, वह ऊर्जा के भाग को वापस केबल से परावर्तित करने की अनुमति देता है।

आप किसी भी केबल के प्रतिबाधा को मापक के प्रतिरोध को बदलकर माप सकते हैं (एक चर अवरोधक लें) जब तक कि प्रतिबिंब गायब नहीं हो जाता। उपयोग की गई केबल के लिए, इस तकनीक ने 114 ओम का परिणाम दिया। केबल के लिए विनिर्देश के अनुसार, यह सामान्य सीमा के भीतर है।

यदि आप अब सोचते हैं: "मैं अनंत प्रतिबाधा के साथ एक केबल का उपयोग क्यों नहीं कर सकता?", मैं आपको निराश करने के लिए मजबूर हूं क्योंकि केबल में सिग्नल का क्षीणन इसके प्रतिबाधा से संबंधित है। केबल प्रतिबाधा जितनी अधिक हो जाती है, इसके माध्यम से एक संकेत संचारित करना उतना ही मुश्किल होता है। ऊर्जा को केबल द्वारा अवशोषित किया जाता है, लेकिन कुछ भी नहीं निकलता है। और इसके विपरीत, शून्य के बराबर एक लहर प्रतिरोध क्षीणन (हानि के बिना) के बिना केबल देगा, आउटपुट को एक शॉर्ट सर्किट बनाना होगा, जिसका अर्थ है कि आउटपुट वोल्टेज शून्य होगा।

लगभग। perev।: उपरोक्त पूरी तरह से सच नहीं है। क्षीणन गुणांक प्रतिबाधा से स्वतंत्र है। ये दोनों पैरामीटर लाइन के ज्यामितीय आयामों और उन सामग्रियों के गुणों पर निर्भर करते हैं, जिन्हें यह बनाया जाता है। आदर्श कंडक्टर और इन्सुलेटर का उपयोग करके, आप किसी भी प्रतिबाधा के साथ क्षीणन के बिना एक रेखा बना सकते हैं। दूसरी ओर, वास्तविक सामग्री का उपयोग करते समय, एक उच्च प्रतिरोध केबल में अधिक क्षीणन होगा, अन्य सभी चीजें समान होंगी। एक और कारण है कि बहुत अधिक प्रतिरोध लाइनों का उपयोग नहीं किया जाता है, उन्हें सिग्नल स्रोत के साथ मिलान करने की कठिनाई है।

जैसा कि चित्र 8 में देखा जा सकता है, यहां तक ​​कि एक उच्च-आवृत्ति 100 केएचजेड सिग्नल को क्लॉट नहीं किया गया है। चलो 1 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति बढ़ाते हैं और देखते हैं कि क्या होता है:


चित्रा 9. 80 मीटर केबल, 1 मेगाहर्ट्ज सिग्नल, कम-वर्तमान लाइन पावर।
शीर्ष पंक्ति: गैर-समाप्त रेखा, बाईं ओर प्रवेश द्वार है, दाएं से निकास है।
नीचे की पंक्ति: समाप्त लाइन, बाएं - प्रवेश द्वार, दाएं - निकास

उच्च आवृत्तियों पर, एक नया प्रभाव देखा जाता है। सिग्नल के मोर्चों का अब कोई मुक़ाबला नहीं है, लेकिन घातीय आकार के, उचित मिलान के साथ भी। सिंगल गेट पर ड्राइवर केबल से ऊर्जा जल्दी से स्थानांतरित नहीं कर सकता है। प्रत्येक केबल की अपनी क्षमता होती है, जिसे आमतौर पर प्रति मीटर या किलोमीटर लंबाई के अनुसार दर्शाया जाता है। विनिर्देश के अनुसार , 5 वीं श्रेणी के केबल की क्षमता 52 पीएफ / मी है। 80 मीटर की लंबाई के साथ, समाई 4.16 एनएफ है।

चित्र 9 (नीचे दाएं) को ध्यान से देखते हुए, आप देख सकते हैं कि सामने की शुरुआत खड़ी और लगभग रैखिक है। पहले 1.8 वी के लिए वोल्टेज वृद्धि लगभग 40 एनएम में रैखिक रूप से होती है। इस थोड़े समय के दौरान, इन्वर्टर आउटपुट बफर एक वर्तमान I = (U · ) / T = (4.16 nF · 1.8 V) / 40 ns = 187 mA (!) उत्पन्न करता है।

फिर वक्र के घातीय भाग का अनुसरण करता है। इसका आकार चालक के मापदंडों पर निर्भर करता है, साथ ही साथ केबल के प्रतिरोध, समाई और अधिष्ठापन पर भी निर्भर करता है। इस वक्र की एक सटीक गणना जटिल अभिन्न गणना है जो इस लेख के दायरे से परे है।

केबल क्षमता को पार करने और फिर से तरंग को "सामान्य" की तरह बनाने के लिए काफी उच्च धारा देने में सक्षम स्रोत की आवश्यकता होती है। इसलिए, एक बार फिर हम एक उच्च-वर्तमान सर्किट (छवि 3) के लिए कम और उच्च आवृत्तियों पर माप लेते हैं।


चित्रा 10. केबल 80 मीटर, सिग्नल 100 kHz, उच्च-वर्तमान बिजली लाइन।
शीर्ष पंक्ति: गैर-समाप्त रेखा, बाईं ओर प्रवेश द्वार है, दाएं से निकास है।
नीचे की पंक्ति: समाप्त लाइन, बाएं - प्रवेश द्वार, दाएं - निकास

शक्तिशाली सर्किट का उपयोग करने के दो परिणाम हैं। सबसे पहले, केबल में पंप की गई ऊर्जा बहुत अधिक है। इस प्रकार, बेमेल केबल में बड़ी मात्रा में ऊर्जा परिलक्षित होगी (छवि 10, शीर्ष दाएं)। इससे यूनिट को नुकसान हो सकता है, क्योंकि आउटपुट वोल्टेज 5 वी से बहुत अधिक है।

दूसरे, उचित मिलान के साथ, संकेत किनारों फिर से तेज और स्पष्ट हैं। आप यह भी देख सकते हैं कि वोल्टेज 3.8 वी (छवि 10, नीचे दाएं) के डिजिटल सर्किट के लिए स्वीकार्य स्तर पर है।

स्थापना का आउटपुट वोल्टेज केबल और डीसी लोड के प्रतिरोध द्वारा सीमित है। पूरे केबल में 2 · 80 मीटर · 0.188 ओम / मीटर = 30 ओम का डीसी प्रतिरोध है। कृपया ध्यान दें कि केबल प्रतिरोध 80 मीटर प्रत्येक के दो तारों के प्रतिरोध का योग है। 100-ओम टर्मिनेटर के साथ केबल एक वोल्टेज विभक्त बनाता है। डिवाइडर के आउटपुट पर अधिकतम वोल्टेज 5 V · 100 ओम / (100 ओम + 30 ओम) = 3.85 वी है। मापा मूल्य सैद्धांतिक के बहुत करीब है। एक घुटने के उच्च निर्माण के लिए बुरा नहीं है।

केबल प्रतिरोध एक कारण है कि IN_GND और OUT_GND टर्मिनलों को एक साथ छोटा नहीं किया जा सकता (चित्र 2 और 3 देखें)। OUT_GND से IN_GND तक वापसी पथ में 15 ओम का प्रतिरोध है और इसके पार लगभग 0.58 V की वोल्टेज है।

यदि आप जमीन को बंद करते हैं, तो आप काम से केबल का हिस्सा बाहर करते हैं और वास्तव में एक पृथ्वी लूप बनाते हैं। रिवर्स करंट का एक हिस्सा केबल के माध्यम से बहेगा, और फॉल्ट पॉइंट के माध्यम से। हालाँकि, समस्या यह है कि केबल और शॉर्ट किए गए खंड की लंबाई और गुण समान नहीं हैं, और इन दोनों रास्तों के साथ संकेत प्रसार में अंतर एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा। यही है, अगर आप एक-दूसरे के बीच पृथ्वी को बंद करते हैं तो गंदा अटक ™ होगा।

एक उच्च-वर्तमान ड्राइवर के साथ 1 मेगाहर्ट्ज सिग्नल पर विचार करें:


चित्रा 11. केबल 80 मीटर, 1 मेगाहर्ट्ज सिग्नल, उच्च-वर्तमान बिजली लाइन।
शीर्ष पंक्ति: गैर-समाप्त रेखा, बाईं ओर प्रवेश द्वार है, दाएं से निकास है।
नीचे की पंक्ति: समाप्त लाइन, बाएं - प्रवेश द्वार, दाएं - निकास

जैसा कि चित्र 11 से देखा जा सकता है, यदि मिलान किया जाता है तो उच्च-वर्तमान बिजली आपूर्ति के साथ केबल के आउटपुट पर सिग्नल का एक स्वीकार्य आकार होता है। अनुमानित शिखर वर्तमान है (4.16 एनएफ · 2.5 वी) / 20 एनएस = 520 एमए (!)। आप कल्पना कर सकते हैं कि सिग्नल ट्रांसमिट करते समय ड्राइवर पर कितना बड़ा बोझ पड़ता है।

केबल के माध्यम से सिग्नल संचारित करने के लिए आवश्यक बड़े उछाल का कारण यही कारण है कि विशेष माइक्रोकिरेट्स का उपयोग किया जाता है - लाइन और बस ड्राइवर। इन माइक्रोक्रिस्केट्स को बिना जलाए थोड़े समय के लिए बहुत उच्च धाराओं प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। आपको यह भी सुनिश्चित करना चाहिए कि आपने इन सर्किटों को उचित डिकॉउलिंग कैपेसिटर के साथ प्रदान किया है।

छोटी केबल, बड़ी समस्या

अब तक, हमने केवल लंबी केबल पर विचार किया है। हालांकि, लंबी लाइन की ख़ासियत यह है कि इसकी लहर प्रतिबाधा लंबाई से स्वतंत्र है। मानव भाषा में अनुवाद: यहां तक ​​कि एक छोटी केबल का उपयोग करके, आप आराम नहीं कर सकते।

हम 20-मीटर केबल को हटाते हैं, इसे आधा मीटर के टुकड़े से बदलते हैं और सिग्नल के प्रसार में देरी को मापते हैं:


चित्र 12. 2.3-मीटर लाइन (शीर्ष - इनपुट, निचला - आउटपुट) में प्रसार विलंब

4 × 0.5 मीटर की लंबाई के साथ एक केबल में अपेक्षित देरी लगभग 10 ns होनी चाहिए, लेकिन माप एक गणना से बहुत दूर का मूल्य दर्शाता है। इसके लिए कई स्पष्टीकरण हैं:

• जांच तारों की लंबाई अलग-अलग होती है: 1.6 ns त्रुटियाँ;
• कनेक्टर 15 सेमी लंबे तारों के साथ बोर्ड से जुड़े हुए हैं: दो बार 0.75 प्रत्येक;
• ड्राइवर से केबल तक बैंगनी तार (छवि 5, बाएं) की लंबाई 10 सेमी है: 0.5 एनएम की अन्य त्रुटियां;
• केबल में सिग्नल की गति प्रकाश की गति के 2/3 से कम है। केबल विनिर्देश के अनुसार, लगभग 0.64 s: 4% त्रुटि;
• मुड़ जोड़ी में केबल की तुलना में अधिक विद्युत लंबाई होती है, इस तथ्य के कारण कि कंडक्टर एक सर्पिल में जाते हैं: मात्रात्मक अंतर अज्ञात है।

पिछले एक को छोड़कर, इन त्रुटियों को समेटना, और लीड के साथ-साथ केबल की लंबाई मान लेना (यह 2.3 मीटर होगा), हमें 12.7 ns की अनुमानित देरी मिलती है, जो कि 2.4 m लाइन की लंबाई से मेल खाती है। यह पहले से ही वास्तविकता के बहुत करीब है।

यदि आप इस लंबी-लंबी लाइन के साथ 100 kHz सिग्नल ट्रांसमिट करते हैं तो क्या होगा?


चित्रा 13. 2.3 मीटर केबल, 100 kHz सिग्नल, उच्च-वर्तमान बिजली लाइन।
शीर्ष पंक्ति: गैर-समाप्त रेखा, बाईं ओर प्रवेश द्वार है, दाएं से निकास है।
नीचे की पंक्ति: समाप्त लाइन, बाएं - प्रवेश द्वार, दाएं - निकास

उत्तर: यदि आप केबल का समन्वय नहीं करते हैं, तो बहुत अधिक आवृत्ति वाली "रिंगिंग" होगी।

जैसा कि चित्र 13 (शीर्ष दाएं) से देखा जा सकता है, प्रत्येक मोर्चे के बाद आउटपुट पर बहुत अधिक शोर दिखाई देता है। यह शोर एक संकेत से ज्यादा कुछ नहीं है जो बार-बार केबल के साथ चलता है, बार-बार इसके सिरों से परिलक्षित होता है।

2.3 मीटर केबल में 80 मीटर केबल के समान प्रतिबाधा होती है। रिंगिंग लगभग गायब हो जाती है यदि आप 100 ओम के प्रतिरोध को जोड़ते हैं, जिसका अर्थ है कि केबल में प्राप्त ऊर्जा इसे स्वतंत्र रूप से छोड़ देती है।

एक उच्च आवृत्ति पर प्रयोग को दोहराने से आप "रिंगिंग" के कारण को बेहतर ढंग से समझ सकते हैं:


चित्र 14. 2.3 मीटर केबल, 1 मेगाहर्ट्ज सिग्नल, उच्च-वर्तमान विद्युत लाइन।
शीर्ष पंक्ति: गैर-समाप्त रेखा, बाईं ओर प्रवेश द्वार है, दाएं से निकास है।
नीचे की पंक्ति: समाप्त पंक्ति, बाईं ओर इनपुट, दाईं ओर आउटपुट

। असंबद्ध पंक्ति में गुंजयमान दोलन होते हैं। चित्र 14 में ऊपरी दायां तरंग यह दिखाता है। इस स्थिति में, पंक्ति के सिरों में से कोई भी सुसंगत नहीं है। केबल में प्राप्त ऊर्जा उसके अंत से परिलक्षित होती है, शुरुआत में वापस आती है और फिर से परावर्तित होती है। यह केबल में एक गुंजयमान लहर की ओर जाता है। यह तरंग तब तक मौजूद रहेगी जब तक कि केबल में क्षीणन के कारण इसकी सारी ऊर्जा नष्ट नहीं हो जाती।

चित्रा 14 के अनुसार अनुनाद आवृत्ति, लगभग 20 मेगाहर्ट्ज है। कारण है कि यह आवृत्ति है केबल की लंबाई। संकेत के प्रसार में देरी, जैसा कि पहले मापा गया था, 12.7 एनएस है। गुंजयमान दोलनों की अवधि 50 ns है, अर्थात, माप त्रुटि से लगभग 4 गुना अधिक, प्लस या माइनस।

अनुनाद आवृत्ति सिग्नल की तरंग दैर्ध्य से मेल खाती है (पत्र "लैम्ब्डा" द्वारा इंगित किया गया है: λ)। आप इस केबल में एक खड़े लहर की तरह "अंगूठी" कल्पना कर सकते हैं (खड़े लहर - दो विपरीत दिशा में यात्रा तरंगों के superposition -। । नोट ट्रांस। )। जब आप एक दोलन प्रणाली चलाते हैं, तो यह एक आवृत्ति पर प्रतिध्वनित होगी जहां तरंग दैर्ध्य केबल की लंबाई से मेल खाती है। प्रतिध्वनि के लिए, 1/4 λ की लंबाई या उच्चतर ओवरटोन की आवश्यकता होती है। उपयोगी सलाह: अपनी लाइनों को इस तरह "रिंग" न करें, इससे सर्किट को नुकसान हो सकता है।

आउटपुट वोल्टेज, यदि सही तरीके से मिलान किया गया (चित्र 14, नीचे दाएं), तो "सामान्य" 5 वी है। 80 मीटर केबल के विपरीत, डीसी के लिए लाइन प्रतिरोध बहुत छोटा है (लगभग 0.86 ओम)। इस प्रकार, वोल्टेज डिवाइडर का प्रभाव, एक लंबी केबल पर ध्यान देने योग्य, यहां इतना स्पष्ट नहीं है। हालांकि, पृथ्वी के इनपुट और आउटपुट कंडक्टर अभी भी समान बिंदु नहीं हैं, और उनके कनेक्शन से बचा जाना चाहिए।

सिग्नल रिकवरी

केबल को एक संकेत भेजने के लिए केवल आधी लड़ाई है, आपको अभी भी आउटपुट सिग्नल को कुछ समझने योग्य बनाने की आवश्यकता है। यहां एक लंबी लाइन से गुजरने के बाद सिग्नल के साथ तीन मुख्य समस्याएं हैं:

1. बदसूरत संकेत मोर्चों;
2. संकेत संतुलन का उल्लंघन;
3. जमीनी स्तर की भरपाई।

पहली समस्या को एक बफर जोड़कर हल किया जाता है। इस बफर में सिग्नल ट्रांसमिशन के दौरान संभावित अपरिभाषित राज्यों से बचने के लिए एक शमित ट्रिगर होना चाहिए ।

दूसरा भाग थोड़ा अधिक जटिल है। डिजिटल प्रौद्योगिकी में सिग्नल संतुलन इस तथ्य से संबंधित है कि"0" के रूप में व्याख्या की जाएगी और क्या - "1" के रूप में। तार्किक स्तर उनकी वोल्टेज श्रेणियों के अनुरूप हैं, और वे काफी सख्त हैं और तर्क के प्रकार (CMOS, TTL, TTLSh, आदि) पर निर्भर हैं। 80-मीटर केबल के साथ एक प्रयोग से पता चला कि आउटपुट वोल्टेज का आयाम काफी कम है। सभी तर्क स्तर आनुपातिक रूप से एक वोल्टेज विभक्त द्वारा कम किए जाते हैं, और वे अब लागू चिप्स के लिए मानकों को पूरा नहीं करते हैं। Schmitt का ट्रिगर प्राप्त अंत में सिग्नल को सही ढंग से पुनर्स्थापित करने में सक्षम होगा, केवल तभी जब स्तर सख्ती से सेट हो। यदि विचलन होते हैं, तो वे प्राप्त सिग्नल के कर्तव्य चक्र में परिवर्तन में खुद को प्रकट करेंगे।

तीसरी समस्या, जैसा कि पहले कहा गया था, स्रोत भूमि और रिसीवर जमीन एक ही बिंदु नहीं हैं। 80-मीटर केबल के लिए, यह अक्सर कोई समस्या नहीं होती है, क्योंकि केबल के प्रत्येक पक्ष का अपना स्वतंत्र शक्ति स्रोत होता है। हालांकि, जब छोटी केबल्स का उपयोग किया जाता है, तो एक आम बिजली स्रोत का उपयोग अक्सर किया जाता है, और इसलिए सामान्य जमीन।

यह पहले ही कहा जा चुका है कि जब लंबी लाइनों की बात होती है, तो पृथ्वी संवाहक का संघ गंदा अटक ™ है । आपको यह सुनिश्चित करना होगा कि पावर सर्किट को दो अलग-अलग क्षेत्रों में "हॉट" कंडक्टर और पृथ्वी ^(*) दोनों के साथ अलग किया जाए।। कृपया ध्यान दें कि सिग्नल को लंबी लाइन से पुनर्स्थापित करने के लिए आपको केवल बिजली स्रोतों को डिस्कनेक्ट करने की आवश्यकता है। आपके पास एक वैश्विक पृथ्वी हो सकती है, लेकिन आपको डेटा लाइनों के लिए डिज़ाइन किए गए स्थानीय पृथ्वी कंडक्टरों से निपटना होगा ।

(*): यदि आप क्या कर रहे हैं, इसका स्पष्ट विचार होने पर कुछ अपवाद हो सकते हैं। यह उन्नत स्तर के कौशल के लिए है, इसलिए अपने मित्र से रेडियो गुरु से सलाह लें।


चित्रा 15. श्मिट ट्रिगर और अलग-अलग बिजली क्षेत्रों का उपयोग करके सिग्नल रिकवरी

नोट: चित्रा 15 में सर्किट में, दो इनवर्टर का उपयोग केवल सिग्नल के चरण को बचाने के लिए किया जाता है।

केबल के आउटपुट पर संकेत "उठाया" होना चाहिए ताकि यह "0" और "1" के लिए वोल्टेज के स्तर से मेल खाता हो। यह Rterm रोकनेवाला को समायोजित करके किया जाता है ताकि केबल आउटपुट पर पूर्वाग्रह वोल्टेज Schmitt ट्रिगर की दहलीज के बीच में कहीं हो। 5 V से संचालित होने पर 74HC14 के लिए थ्रेशोल्ड वोल्टेज हैं: V _{T +} = 2.4 V, V _T- = 1.4 V।

डिवाइडर को 1.9 V (थ्रेसहोल्ड के बीच में) के विस्थापन के लिए सेट करना तर्कसंगत होगा, लेकिन यह प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की जानी चाहिए। 1.9 वी सेट करते समय, टर्मिनेटर का 82 ओम का एक समग्र प्रतिरोध होता है, जो आवश्यक सौ ओम से थोड़ा कम है, लेकिन अभी भी स्वीकार्य है। प्रत्यावर्ती धारा के लिए बिजली की आपूर्ति का प्रतिरोध बहुत छोटा है, इसलिए विभाजक के ऊपरी और निचले टर्मिनलों को बारी-बारी से चालू करके माना जा सकता है। केबल के अंत में संकेत के संदर्भ में, विभक्त के ऊपरी और निचले हाथ समानांतर में जुड़े हुए हैं । 1.9 वी का एक विस्थापन कंधों के प्रतिरोध से मेल खाता है: 217 ओम - बिजली कंडक्टर और 133 ओम तक - जमीन पर।


चित्रा 16। सिग्नल ऑफ़िस लेवल ऑफ़सेट का उपयोग करके पल्स ड्यूटी चक्र को विकृत नहीं करता है

हम सिग्नल को संतुलित करते हुए दूसरे बिंदु पर लौटते हैं। चित्र 16 (शीर्ष दाएं) से पता चलता है कि असंगत रेखा पर क्या होता है। स्रोत से पल्स अवधि, 251.4 एनएस, शमित ट्रिगर के उत्पादन में अवधि के बराबर नहीं है। आउटपुट पल्स 40 ns लंबा या लगभग 16% है। यदि आप कैस्केड में कई ट्रांसमिशन लाइनों को जोड़ते हैं, तो सिग्नल के सिर्फ कुछ कैस्केड में कुछ भी नहीं बचेगा (यानी, ड्यूटी चक्र 100% तक पहुंच जाएगा और दालों के बीच ठहराव गायब हो जाएगा। - लगभग स्थानांतरण ) ।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि कर्तव्य चक्र परिवर्तन सिग्नल आवृत्ति और लाइन लंबाई पर अत्यधिक निर्भर हैं। आवृत्ति में एक छोटे से परिवर्तन का एक महत्वपूर्ण प्रभाव हो सकता है, जबकि अन्य परिवर्तन ध्यान देने योग्य नहीं हो सकते हैं। तथ्य यह है कि समस्या दिखाई नहीं देती है हमेशा एक समस्या की अनुपस्थिति का संकेत नहीं है।

एक ऑफसेट (छवि 16 नीचे दाईं ओर) के साथ एक टर्मिनेटर को जोड़ने से नाड़ी की अवधि का सही मिलान होता है। कर्तव्य चक्र को पुनर्स्थापित करने के लिए, 1.81 V का एक पूर्वाग्रह स्तर निर्धारित किया जाता है (सैद्धांतिक 1.9 V के बजाय)। शायद यह नाममात्र से प्रतिरोधों के एक छोटे से विचलन के कारण है।

वास्तविक जीवन में, आप कुछ संरचनात्मक परीक्षण करेंगे और फिर यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे सही हैं, सभी मूल्यों को पुनर्गणना करेंगे। किसी को भी डिजाइन के अंतिम संस्करण में ट्यूनिंग प्रतिरोधों की आवश्यकता नहीं है, और उन्हें आमतौर पर आवश्यक नहीं है। अधिकांश योजनाएं, यदि ठीक से डिज़ाइन की गई हैं, तो कुछ प्रतिशत के साथ विचलन के साथ सामान्य रूप से काम करते हैं।

गुंजयमान प्रभाव

यदि इनपुट सिग्नल की तरंग दैर्ध्य केबल की लंबाई से अधिक है, तो एक लंबी लाइन में प्रतिबिंब महत्वपूर्ण समस्याएं पैदा कर सकते हैं। चित्रा 17 आवृत्तियों के एक सेट के लिए संकेतों की तरंगों को दिखाता है जिसके लिए 80-मीटर केबल 1/8 λ, 1/4 λ, 1/2 λ, 3/4 λ, और 1 λ है।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, पहला अनुनाद 1/4 λ मोड में होता है। हालाँकि, एक स्टैंडिंग तरंग तब होती है जब लाइन में किसी भी पूर्णांक संख्या- तरंगों को ढेर किया जाता है । केबल के अंत में एक लहर एंटीनोड होगा यदि विषम संख्या में क्वार्टर-वेव्स (1/4 λ, 3/4 λ ...) लाइन में खड़ी हो, और एक तरंग नोड यदि यह भी है (1/2 λ, 1λ ...)। (यहां हम वोल्टेज के नोड्स और एंटिनोड के बारे में बात कर रहे हैं। वर्तमान तरंग को वोल्टेज तरंग के सापेक्ष 1/4 λ द्वारा स्थानांतरित किया जाता है, अर्थात, वोल्टेज का एंटीनोड वर्तमान नोड और इसके विपरीत से मेल खाता है। -लगभग। ट्रांस। )

समस्या तब होती है जब केबल के अंत में एक वोल्टेज एंटीनोड होता है। आउटपुट वोल्टेज इनपुट और गुंजयमान तरंग वोल्टेज का एक सुपरपोज़िशन है। लहर वोल्टेज का आयामकेबलके गुणवत्ता कारक (क्यू) पर अत्यधिक निर्भर है। गुणवत्ता कारक, बदले में, लाइन के प्रतिरोध, समाई और अधिष्ठापन द्वारा निर्धारित किया जाता है। उच्च क्यू कारकों (क्यू> 1) पर, स्टैंडिंग लहर के एंटीनोड पर वोल्टेज काफी हद तक इनपुट वोल्टेज से अधिक हो सकता है।

उच्च-शक्ति रेडियो संकेतों के क्षेत्र में, एक प्रतिध्वनि तरंग द्वारा केबल क्षति के मामलों को जाना जाता है। एंटीइनोड्स पर वोल्टेज ऐसे मूल्यों तक पहुंच गया कि उसने केबल इन्सुलेशन को छेद दिया।


चित्र 17. विभिन्न आवृत्तियों पर अनुनाद प्रभाव। बाईं ओर गैर-समाप्त रेखा है, दाईं ओर समाप्त पंक्ति है। आस्टसीलस्कप का ऊपरी चैनल लाइन आउटपुट है, निचला पुनर्निर्मित सिग्नल है।

प्रतिध्वनि तरंग आवृत्ति, जिसके लिए लाइन की लंबाई λ है, ट्रांसमिशन देरी के आधार पर पाया जा सकता है। मापा देरी 402 एनएस है, जो लगभग 2.5 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति देता है। चित्र 17 (निचला पंक्ति) त्रुटि के मार्जिन के भीतर इसी आवृत्ति को दिखाता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि रेखा बन जाता है "पारदर्शी" जब इसकी लंबाई एक तरंग दैर्ध्य की एक बहु है (अर्थात पंक्ति का इनपुट प्रतिबाधा भार प्रतिरोध के बराबर है और खुद को लाइन की लहर प्रतिबाधा पर निर्भर नहीं होगा -। । नोट ट्रांस। ) । इस मामले में, कैपेसिटिव और आगमनात्मक घटक एक दूसरे को रद्द करते हैं।

चित्र 17 को देखते हुए, हम कह सकते हैं कि सिग्नल रिकवरी असाधारण रूप से मज़बूती से काम करता है। हालांकि, आपको अपने उपकरणों को लंबे समय तक रहने की उम्मीद नहीं करनी चाहिए अगर यह केबल आउटपुट पर उच्च वोल्टेज के साथ सामना करने के लिए मजबूर हो।

लाइन इनपुट मिलान

लंबी लाइनें प्रकृति में सममित हैं। समन्वय की दृष्टि से, इसका अर्थ है: प्रवेश के लिए लाइन से बाहर निकलने के बारे में जो कहा गया वह भी सच है। सही लाइन मिलान इस प्रकार है:

1. स्रोत का आउटपुट प्रतिबाधा लाइन की तरंग प्रतिबाधा के बराबर है;
2. लहर प्रतिबाधा लाइन की पूरी लंबाई के साथ स्थिर है;
3. लोड प्रतिरोध (टर्मिनेटर) तरंग प्रतिरोध के बराबर है।

अब तक, केवल अंक 2 और 3 के कार्यान्वयन पर विचार किया गया है। फिर भी, एक ऐसी प्रणाली बनाना संभव है जिसके लिए केवल अंक 1 और 2 ही पूर्ण होते हैं।


चित्र 18। धारावाहिक मिलान के साथ उच्च-वर्तमान लाइन विद्युत आपूर्ति सर्किट।

सिग्नल स्रोत (74HC05 बफ़र्स) में बहुत कम आउटपुट होता है। प्रतिरोध (5 ओम से कम)। 100 ओम श्रृंखला समाप्त प्रतिरोधक Rterm लाइन प्रतिबाधा के साथ स्रोत प्रतिबाधा से मेल खाती है।


चित्र 19. लाइन के इनपुट पर सीरियल मिलान

जब सिग्नल को केबल पर भेजा जाता है, तो यह आउटपुट से परिलक्षित होता है और लाइन की शुरुआत में वापस चला जाता है। चूंकि इनपुट सही ढंग से मेल खाता है, सभी ऊर्जा केबल को फिर से प्रतिबिंब के बिना छोड़ देती है। चित्र 19 से पता चलता है कि प्रतिबिंब केवल IN_SIG बिंदु पर और कहीं और उपयोगी संकेत पर आरोपित है।

केबल में कोई प्रतिध्वनि नहीं है, क्योंकि बार-बार सिग्नल प्रतिबिंब के लिए कोई स्थिति नहीं है। इस प्रकार, आउटपुट वोल्टेज हमेशा स्थिर होता है।

इस योजना का मुख्य लाभ इसकी सादगी है। दूसरा फायदा यह है कि ऊर्जा की खपत कम हो जाती है। ड्राइवर को हमेशा 100 ओम के प्रतिरोध के साथ लोड किया जाता है, जो चरम वर्तमान को 50 एमए (5 वी पर) तक सीमित करता है। हालाँकि, बिजली की कमी भी एक खामी है, क्योंकि यह आपको केबल क्षमता को जल्दी से "स्विंग" करने की अनुमति नहीं देता है। इसका मतलब है कि लाइन की बैंडविड्थ सीमित होगी।

इस सर्किट का एक और नुकसान यह है कि लाइन चालक को कम आउटपुट प्रतिबाधा होना चाहिए और परावर्तित संकेत के साथ सामना करना होगा। व्यवहार में, ओवरवॉल्टेज को सीमित करने के लिए सुरक्षात्मक डायोड की आवश्यकता हो सकती है।

वर्णित समाधान के बारे में कुछ नोट्स:

• लोड प्रतिरोध लाइन की तरंग प्रतिबाधा से बहुत अधिक होना चाहिए। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि सिग्नल का प्रतिबिंब कृत्रिम रूप से प्रेरित होता है। श्मिट ट्रिगर (अंजीर। 18) का उपयोग करते समय यह कठिनाइयों का कारण नहीं बनता है। बहुत कम भार प्रतिरोध (लेकिन अभी भी लहर प्रतिबाधा से ऊपर) समाप्ति रोकनेवाला के आवश्यक मूल्य को प्रभावित करता है;
• आप उच्च प्रतिरोध विभक्त का उपयोग करके केबल आउटपुट पर सिग्नल का संतुलन सेट कर सकते हैं;
• इस स्थापना में, भूमि वितरण के मुद्दों को हल नहीं किया गया है, जैसा कि पहले चर्चा की गई है, और आपको उन्हें अलग से हल करना होगा;
• स्थापना गुंजयमान आवृत्तियों के पास आने वाली समस्याओं के लिए प्रतिरक्षा नहीं है।

द्विपक्षीय सुलह

सिद्धांत से निम्नानुसार है, और जैसा कि पिछले पैराग्राफ में वर्णित है, लाइन शुरुआत और अंत में सुसंगत होनी चाहिए। क्यों नहीं करते?

अतिरिक्त प्रतिरोध सिग्नल रिकवरी को एक कठिन काम बनाता है। यह पहले ही कहा जा चुका है कि 100-ओम टर्मिनेटर के साथ 80 मीटर का केबल वोल्टेज डिवाइडर के प्रभाव के कारण अधिकतम 3.85 V का अधिकतम आउटपुट वोल्टेज देगा। दोनों पक्षों पर मिलान के लिए केबल की शुरुआत में एक अतिरिक्त अवरोधक की शुरूआत आउटपुट वोल्टेज को 5 V · 100 ओम / (100 ओम + 100 ओम + 30 ओम) = 2.17 वी के साथ कम कर देगी। इस आयाम के साथ, श्टाइट ट्रिगर थ्रेशोल्ड (2.4) ग) यह कभी नहीं पहुंचेगा, और संकेत गायब हो जाएगा।

एक छोटी केबल आपको सर्वश्रेष्ठ 2.5 वी पर देगी, जो स्थिर संचालन के लिए कोई बड़ा मार्जिन नहीं छोड़ती है।

डिजिटल सिग्नल ट्रांसमिशन के लिए आवश्यक है कि केबल आउटपुट पर न्यूनतम आयाम विनिर्देश के अनुसार हो। सिग्नल को बढ़ाने के लिए अतिरिक्त सर्किट का उपयोग करके इसे प्राप्त करने का कोई अन्य तरीका नहीं है।

फूड इंटरचेंज

इस लेख में कई बार मिट्टी के छोरों की समस्या पर जोर दिया गया था। पृथ्वी परिचालकों में शॉर्ट सर्किट के निर्माण से विभिन्न आवृत्तियों पर अनियंत्रित "रिंगिंग" हो सकता है। दुर्भाग्य से, यह समस्या बस तैयार की गई है, लेकिन एक सरल समाधान नहीं है।

सबसे अच्छा समाधान यह सुनिश्चित करना है कि चेसिस, ढाल, या बाहरी जमीन के माध्यम से भी पृथ्वी के कंडक्टर कनेक्ट नहीं हो सकते हैं। हालांकि, यह समाधान हमेशा व्यावहारिक नहीं है, और निश्चित रूप से, सस्ता नहीं है। बिजली की आपूर्ति को कम करने का एक काफी सरल तरीका है, उनके आधार के साथ, जब बिजली सिग्नल सर्किट के कनेक्शन के साथ जुड़ जाती है।


चित्रा 20. चोक के साथ बिजली अलगाव

पावर लाइन की प्रत्येक शाखा एक चोक (या फेराइट बीड) से होकर गुजरती है। सकारात्मक और नकारात्मक दोनों तारों को एक साथ मुड़ना चाहिए। प्रारंभ करनेवाला पर घुमाव इस तरह से घाव कर रहे हैं कि सकारात्मक और नकारात्मक कंडक्टर के चुंबकीय क्षेत्र एक दूसरे को रद्द कर देते हैं और कोई स्थायी चुंबकीयकरण नहीं होता है।

प्रारंभ करनेवाला में विभेदक प्रत्यावर्ती संकेतों के लिए एक बहुत ही उच्च प्रतिरोध होता है, और यह सुनिश्चित करता है कि आम लंबी लाइन तार जिस पर प्रत्यावर्ती संकेत मौजूद है, बिजली बसों के साथ संवाद नहीं करता है। प्रारंभ करनेवाला के प्रत्येक पक्ष पर कैपेसिटर, जिसमें एक उच्च आवृत्ति पर कम प्रतिरोध होता है, प्रत्येक बिजली क्षेत्र को एक स्थानीय पृथक स्रोत (एसी) माना जाता है।

चोक और कैपेसिटर के आवश्यक प्रेरण संचरित संकेतों की आवृत्ति पर निर्भर करेंगे। कम आवृत्तियों का अर्थ उच्च मूल्यों का उपयोग करना है। यह पूरी तरह से पूरी तरह से डिजाइन पर निर्भर करता है।

चित्र 20 में दिखाई गई विद्युत लाइनों का पृथक्करण पृथ्वी का एक आदर्श अलगाव प्रदान नहीं करता है। उदाहरण के लिए, पृथ्वी कंडक्टर का डीसी प्रतिरोध ग्राउंड वायरिंग पैटर्न पर निर्भर करता रहेगा। इस प्रतिरोध को बदलने से वोल्टेज विभक्त के मापदंडों को बदल दिया जाएगा और संकेतों के पूर्ण स्तर को शिफ्ट किया जाएगा, लेकिन इससे कोई विशेष समस्या नहीं होनी चाहिए, और कभी-कभी यह उपयोगी भी हो सकता है।

शेष रेखाएँ

जटिल पृथ्वी वितरण योजनाओं का उपयोग करने के बजाय, आप पृथ्वी को संदर्भ बिंदु के रूप में उपयोग करना बंद कर सकते हैं और सिग्नल स्तर को स्वतंत्र रूप से छोड़ सकते हैं।

स्रोत और रिसीवर के बीच "सकारात्मक" और "नकारात्मक" कनेक्शनों को लागू करके एक शून्य स्तर के रूप में सामान्य तार की अस्वीकृति की जाती है। सिग्नल "+" और "-" कंडक्टर के बीच संभावित अंतर से एन्कोड किया गया है, इन संभावितों के निरपेक्ष मूल्य को ध्यान में रखते हुए। ऐसी प्रणाली को एक अंतर जोड़ी कहा जाता है।

संतुलित संचरण लाइनों के उदाहरण RS-485 , CAN , USB और LVDS हैं ।

बैलेंस्ड लाइनें लंबी लाइनों से जुड़ी सभी समस्याओं का समाधान नहीं करती हैं। उन्हें अभी भी अन्य केबलों की तरह ठीक से मिलान करने की आवश्यकता है। हालांकि, संतुलित लाइनों के फायदों में बहुत अच्छा शोर प्रतिरक्षा, एक सामान्य तार की अनुपस्थिति और एक विस्तृत बैंडविड्थ शामिल है। इसके लिए मूल्य ट्रांसीवर सर्किट की जटिलता है।

निष्कर्ष

आप अभी भी डेटा लाइनों के विषय पर बहुत सारी बातें कर सकते हैं। कई किताबें केबल काम और लंबी लाइनों की पेचीदगियों के बारे में लिखी गई हैं। मुझे आशा है कि आप उपरोक्त उदाहरणों की मदद से कुछ मुद्दों का पता लगाने में सक्षम होंगे। आपके भविष्य के घटनाक्रमों के लिए ट्रांसमिशन लाइन डिजाइन करने के कुछ सुझाव:

• सुनिश्चित करें कि संकेत सही ढंग से प्रसारित किए जाते हैं और प्रतिबिंबित नहीं होते हैं;
• टर्मिनेटर डालना मत भूलना;
• यदि चालक प्रतिबिंबित सिग्नल का सामना कर सकता है, तो लाइन इनपुट पर एक टर्मिनेटर डालें;
• यदि प्रतिबिंब अवांछनीय हैं, तो रेखा के अंत को समाप्त करें;
• बिजली की आपूर्ति सर्किट की जाँच करें और पृथ्वी छोरों को समाप्त करें;
• उच्च आवृत्तियों पर संतुलित लाइनों और विशेष चालकों का उपयोग करना बेहतर होता है;
• अगर कुछ आपकी समझ से परे है, तो किसी विशेषज्ञ से सलाह लें।

बल आपके साथ हो सकता है!