Misingi: Uwekaji Matangazo Yenye Kikomo Mmoja na Tofauti

Kwanza, inatubidi tujifunze baadhi ya mambo ya msingi kuhusu uwekaji ishara wa sehemu moja kabla tuweze kupitia uwekaji ishara tofauti na sifa zake.

Uwekaji wa Mawimbi ya Njia Moja

Kuashiria kwa mwisho mmoja ni njia rahisi na ya kawaida ya kupitisha ishara ya umeme kutoka kwa mtumaji hadi kwa mpokeaji. Ishara ya umeme hupitishwa na voltage (mara nyingi voltage tofauti), ambayo inatajwa kwa uwezo uliowekwa, kwa kawaida node ya 0 V inayojulikana kama "ardhi."

Kondakta mmoja hubeba ishara na kondakta mmoja hubeba uwezo wa kawaida wa kumbukumbu. Ya sasa inayohusishwa na mawimbi husafiri kutoka kwa mtumaji hadi kwa mpokeaji na kurudi kwa usambazaji wa nishati kupitia unganisho la ardhini. Ikiwa ishara nyingi zinapitishwa, mzunguko utahitaji kondakta mmoja kwa kila ishara pamoja na uunganisho mmoja wa ardhi ulioshirikiwa; kwa hivyo, kwa mfano, ishara 16 zinaweza kupitishwa kwa kutumia makondakta 17.

 

Topolojia yenye mwisho mmoja

Alama za Tofauti

Matangazo tofauti, ambayo si ya kawaida kuliko ya kuashiria kwa ncha moja, hutumia ishara mbili za ziada za voltage ili kusambaza ishara moja ya habari. Kwa hivyo ishara moja ya habari inahitaji jozi ya makondakta; moja hubeba ishara na nyingine hubeba ishara iliyogeuzwa.

 

Kipindi kimoja dhidi ya tofauti: Mchoro wa muda wa jumla

 

Mpokeaji hutoa maelezo kwa kugundua tofauti inayoweza kutokea kati ya ishara zilizogeuzwa na zisizogeuzwa. Ishara mbili za voltage ni "usawa," kumaanisha kwamba zina amplitude sawa na polarity kinyume kuhusiana na voltage ya kawaida-mode. Mikondo ya kurudi inayohusishwa na voltages hizi pia ni ya usawa na hivyo kufuta kila mmoja; kwa sababu hii, tunaweza kusema kwamba ishara tofauti zina (bora) za sifuri zinazopita kupitia unganisho la ardhi.

Kwa ishara tofauti, mtumaji na mpokeaji si lazima washiriki marejeleo ya kawaida. Hata hivyo, matumizi ya kuashiria tofauti haimaanishi kuwa tofauti katika uwezo wa ardhi kati ya mtumaji na mpokeaji hazina athari juu ya uendeshaji wa mzunguko.

Ikiwa mawimbi mengi yanatumwa, vikondakta viwili vinahitajika kwa kila ishara, na mara nyingi ni muhimu au angalau manufaa kujumuisha muunganisho wa ardhini, hata wakati mawimbi yote yanatofautiana. Kwa hiyo, kwa mfano, kupeleka ishara 16 kutahitaji waendeshaji 33 (ikilinganishwa na 17 kwa maambukizi ya mwisho mmoja). Hii inaonyesha hasara dhahiri ya uwekaji ishara tofauti.

 

Topolojia ya kuashiria tofauti

Faida za Uwekaji Matangazo Tofauti

Hata hivyo, kuna manufaa muhimu ya utoaji wa ishara tofauti ambayo inaweza zaidi ya kufidia hesabu ya kondakta iliyoongezeka.

Hakuna Kurudi Sasa

Kwa kuwa hatuna (bora) hakuna mkondo wa kurudi, rejeleo la msingi linakuwa muhimu kidogo. Uwezo wa ardhini unaweza kuwa tofauti kwa mtumaji na mpokeaji au kuzunguka ndani ya safu fulani inayokubalika. Hata hivyo, unahitaji kuwa mwangalifu kwa sababu uashiriaji tofauti uliounganishwa kwa DC (kama vile USB, RS-485, CAN) kwa ujumla huhitaji uwezo wa pamoja wa ardhini ili kuhakikisha kwamba mawimbi yanakaa ndani ya kiwango cha juu zaidi na cha chini kinachoruhusiwa cha kiolesura cha voltage ya modi ya kawaida.

Upinzani kwa EMI inayoingia na Crosstalk

Ikiwa EMI (uingiliaji wa sumakuumeme) au mazungumzo (yaani, EMI inayotokana na ishara zilizo karibu) itatambulishwa kutoka nje ya vikondakta tofauti, huongezwa kwa usawa kwa ishara iliyogeuzwa na isiyogeuzwa. Mpokeaji hujibu kwa tofauti ya voltage kati ya ishara mbili na si kwa voltage ya mwisho mmoja (yaani, iliyorejelewa chini), na hivyo mzunguko wa mpokeaji utapunguza sana amplitude ya kuingiliwa au crosstalk.

Hii ndiyo sababu mawimbi tofauti si nyeti sana kwa EMI, crosstalk, au kelele nyingine yoyote ambayo wanandoa katika ishara zote mbili za jozi tofauti.

Kupunguza EMI Zinazotoka na Crosstalk

Mabadiliko ya haraka, kama vile kingo zinazoinuka na kushuka za mawimbi ya dijiti, zinaweza kutoa kiasi kikubwa cha EMI. Ishara za mwisho mmoja na tofauti huzalisha EMI, lakini ishara mbili katika jozi tofauti zitaunda sehemu za sumakuumeme ambazo ni (bora) sawa kwa ukubwa lakini kinyume katika polarity. Hii, kwa kushirikiana na mbinu zinazodumisha ukaribu wa karibu kati ya kondakta mbili (kama vile matumizi ya kebo ya jozi-iliyosokotwa), huhakikisha kwamba utoaji kutoka kwa kondakta mbili utaghairi kwa kiasi kikubwa.

Operesheni ya Chini ya Voltage

Ni sharti mawimbi yenye ncha moja zidumishe volteji ya juu kiasi ili kuhakikisha uwiano wa kutosha wa mawimbi kati ya mawimbi hadi kelele (SNR). Viwango vya kawaida vya kiolesura cha mwisho mmoja ni 3.3 V na 5 V. Kwa sababu ya upinzani wao bora kwa kelele, ishara tofauti zinaweza kutumia voltages za chini na bado kudumisha SNR ya kutosha. Pia, SNR ya uwekaji ishara tofauti huongezwa kiotomatiki kwa kipengele cha mbili kuhusiana na utekelezaji wa sehemu moja, kwa sababu masafa yanayobadilika katika kipokezi tofauti ni mara mbili ya juu zaidi ya masafa inayobadilika ya kila mawimbi ndani ya jozi tofauti.

Uwezo wa kuhamisha data kwa ufanisi kwa kutumia voltages ya chini ya ishara huja na faida chache muhimu:

• Viwango vya chini vya usambazaji vinaweza kutumika.
• Mabadiliko ya voltage ndogo
  • kupunguza EMI ya mionzi,
  • kupunguza matumizi ya nguvu, na
  • kuruhusu masafa ya juu ya uendeshaji.

Majira ya Juu au ya Chini na Majira Sahihi

Umewahi kujiuliza ni jinsi gani hasa tunaamua ikiwa ishara iko katika hali ya juu ya mantiki au ya chini? Katika mifumo ya kumalizika moja, tunapaswa kuzingatia voltage ya umeme, sifa za kizingiti cha mzunguko wa mpokeaji, labda thamani ya voltage ya kumbukumbu. Na bila shaka kuna tofauti na uvumilivu, ambayo huleta kutokuwa na uhakika zaidi katika swali la mantiki-ya juu-au-mantiki-chini.

Katika ishara tofauti, kuamua hali ya mantiki ni moja kwa moja zaidi. Ikiwa voltage ya mawimbi isiyopinduliwa ni ya juu kuliko voltage ya mawimbi yaliyogeuzwa, una mantiki ya juu. Ikiwa voltage isiyo ya inverted ni ya chini kuliko voltage inverted, una mantiki ya chini. Na mpito kati ya majimbo hayo mawili ni mahali ambapo ishara zisizopinduliwa na zilizogeuzwa zinaingiliana-yaani, hatua ya kuvuka.

Hii ni sababu moja kwa nini ni muhimu kulinganisha urefu wa waya au athari zinazobeba ishara tofauti: Kwa usahihi wa juu wa wakati, unataka sehemu ya msalaba ilingane haswa na mpito wa mantiki, lakini wakati kondakta mbili kwenye jozi sio sawa. urefu, tofauti katika ucheleweshaji wa uenezi itasababisha sehemu ya msalaba kuhama.

matumizi

Kwa sasa kuna viwango vingi vya kiolesura vinavyotumia ishara tofauti. Hizi ni pamoja na zifuatazo:

• LVDS (Alama za Tofauti za Kiwango cha Chini)
• CML (Mantiki ya Hali ya Sasa)
• RS485
• RS422
• Ethernet
• CAN
• USB
• Sauti ya usawa wa hali ya juu

Kwa wazi, faida za kinadharia za uwekaji ishara tofauti zimethibitishwa na matumizi ya vitendo katika matumizi mengi ya ulimwengu halisi.

Mbinu za Msingi za PCB za Kuelekeza Ufuatiliaji Tofauti

Hatimaye, hebu tujifunze misingi ya jinsi ufuatiliaji tofauti unavyoelekezwa kwenye PCB. Usambazaji wa ishara za utofauti unaweza kuwa mgumu kidogo, lakini kuna baadhi ya sheria za msingi zinazofanya mchakato kuwa moja kwa moja zaidi.

Ulinganisho wa Urefu na Urefu - Weka Sawa!

Ishara tofauti ni (bora) sawa kwa ukubwa na kinyume katika polarity. Kwa hivyo, katika hali nzuri, hakuna mkondo wa kurudi wavu utakaopita ardhini. Kutokuwepo huku kwa mkondo wa kurudi ni jambo zuri, kwa hivyo tunataka kuweka kila kitu bora iwezekanavyo, na hiyo inamaanisha tunahitaji urefu sawa kwa athari mbili katika jozi tofauti.

Kadiri muda wa kuongezeka/kuanguka kwa mawimbi yako (usichanganyike na mzunguko wa mawimbi), ndivyo unavyopaswa kuhakikisha kuwa athari zina urefu sawa. Mpango wako wa mpangilio unaweza kujumuisha kipengele kinachokusaidia kurekebisha vyema urefu wa ufuatiliaji wa jozi tofauti. Ikiwa unapata shida kufikia urefu sawa, unaweza kutumia mbinu ya "meander".

 

Mfano wa ufuatiliaji wa kupindukia

Upana na Nafasi - Iweke Mara kwa Mara!

Karibu waendeshaji tofauti ni, bora kuunganisha ishara itakuwa. EMI inayozalishwa itaghairi kwa ufanisi zaidi, na EMI iliyopokelewa itaunganishwa kwa usawa katika ishara zote mbili. Kwa hivyo jaribu kuwaleta karibu sana.

Unapaswa kuelekeza vikondakta vya jozi-tofauti mbali iwezekanavyo na mawimbi ya jirani, ili kuepuka kuingiliwa. Upana wa na nafasi kati ya athari zako inapaswa kuchaguliwa kulingana na kizuizi kinacholengwa na inapaswa kukaa sawa kwa urefu wote wa athari. Kwa hivyo ikiwezekana, athari zinapaswa kubaki sambamba wanaposafiri kuzunguka PCB.

Impedans - Punguza Tofauti!

Mojawapo ya mambo muhimu zaidi ya kufanya wakati wa kuunda PCB yenye ishara tofauti ni kujua kizuizi kinacholengwa cha programu yako na kisha kuweka jozi zako tofauti ipasavyo. Pia, weka tofauti za impedance ndogo iwezekanavyo.

Uzuiaji wa mstari wako wa kutofautisha unategemea mambo kama vile upana wa ufuatiliaji, uunganisho wa athari, unene wa shaba, na nyenzo za PCB na safu-up ya safu. Zingatia kila moja ya haya unapojaribu kuzuia chochote kinachobadilisha kizuizi cha jozi yako ya tofauti.

Usifute ishara za kasi ya juu juu ya pengo kati ya maeneo ya shaba kwenye safu ya ndege, kwa sababu hii pia inathiri impedance yako. Jaribu kuzuia discontinuities katika ndege ya chini.

Mapendekezo ya Muundo - Yasome, Yachanganue na Yafikirie Zaidi!

Na, mwisho kabisa, kuna jambo moja muhimu sana unalopaswa kufanya wakati wa kuelekeza ufuatiliaji tofauti: Pata hifadhidata na/au madokezo ya programu ya chipu ambayo inatuma au kupokea mawimbi ya tofauti, soma mapendekezo ya mpangilio, na uchanganue. yao kwa karibu. Kwa njia hii unaweza kutekeleza mpangilio bora zaidi ndani ya vikwazo vya muundo fulani.

Hitimisho

Uwekaji wa mawimbi tofauti huturuhusu kusambaza maelezo kwa viwango vya chini vya voltage, SNR nzuri, kinga iliyoboreshwa dhidi ya kelele na viwango vya juu vya data. Kwa upande mwingine, hesabu ya kondakta huongezeka, na mfumo utahitaji visambazaji na vipokezi maalum badala ya IC za kawaida za dijiti.

Siku hizi, mawimbi tofauti ni sehemu ya viwango vingi, ikiwa ni pamoja na LVDS, USB, CAN, RS-485, na Ethernet, na kwa hivyo sote tunapaswa kufahamu (angalau) teknolojia hii. Ikiwa unaunda PCB yenye mawimbi tofauti, kumbuka kushauriana na hifadhidata husika na madokezo ya programu, na ikibidi soma makala haya tena!

Acha ujumbe 

Orodha ujumbe