Ist die Verwendung von Twisted-Pair-Verkabelung nur für differenzielle Signalisierung sinnvoll?

OK, der Schlüssel liegt in Ihrer Frage, COMMON MODE NOISE ...

Betrachten Sie das folgende Bild..

Ohne Twisted Pair wird die Leitung, die der Rauschquelle am nächsten liegt, stärker verrauscht als die andere Leitung. Das Rauschen ist also kein Gleichtakt mehr.

Durch das Verdrillen der Drähte heben Sie diesen Effekt auf oder verringern ihn erheblich.

Telefonsysteme sind oder waren alle transformatorbasiert, was effektiv differentiell ist.

Also was ist mit Single-Ended..

Nun gut, so etwas gibt es wohl nicht. Du überbringst immer den Unterschied zwischen etwas... aber ich werde diese Dose voller Würmer nicht öffnen...

In einem einfachen System übergeben Sie nicht nur das Signal, sondern auch einen Referenzpunkt ... normalerweise nennen wir es Masse ... Nochmals. Wenn in der Signalleitung mehr Rauschen als in der Masseleitung vorhanden ist, wird dies von Ihrem Empfänger aufgenommen.

Das geht natürlich alles aus dem Fenster, wenn es andere Erdungspfade gibt oder die Erdung mit anderen Signalen geteilt wird.

Letztlich kommt es auf die Anwendung an. Wenn es einseitig ist ... wo nur zwei Drähte zwischen jedem Gerät verbunden sind und der Empfänger batteriebetrieben ist oder über die Kommunikationsleitung mit Strom versorgt wird, hilft Twisted Pair sehr. Wenn mehrere Verbindungen vorhanden sind oder sowohl die Signalmasse des Senders als auch des Empfängers lokal mit dem Stromnetz geerdet sind ... nicht so sehr.

In einigen Fällen kann die übermäßige Verwendung von Twisted-Pair-Kabeln die Situation sogar verschlimmern ...

Zum Beispiel ist es im Allgemeinen eine schlechte Idee, Single-Ended-Signale über Twisted-Pair-Flachbandkabel zu führen.

Die Tatsache, dass Sie Ihr Signalkabel näher an die benachbarten Signalkabel bringen, erhöht die Querkopplung zwischen ihnen. Verwenden Sie besser ein Standard-Flachbandkabel mit Masseleitern zwischen den einzelnen Signalen, die als eine Art Abschirmung dienen.

Selbst bei unsymmetrischen Signalen bedeutet die Verdrillung, dass die magnetische Kopplung von benachbarten Drähten aufgehoben wird, da sie alle paar Zentimeter die Polarität umkehrt.

Wenn eine Anzahl von Paaren nahe beieinander liegen, werden sie oft so angeordnet, dass sie eine unterschiedliche Verdrillungsrate (Anzahl Zoll pro Verdrillung) haben, um die Kopplung zu minimieren. ( Wikipedia - Twisted Pair )

Wie Sie sagen, wird die kapazitive Kopplung nicht aufgehoben, wenn das Signal nicht differentiell ist, aber das ist bei niedrigen Frequenzen mit niedrigen Impedanzen, wie sie bei Telefonleitungen verwendet werden, weniger wichtig.

Hier ist der Schlüssel: Es hat nichts mit den Spannungen auf jeder Leitung zu tun, sondern alles mit dem Strompfad des Signals.

Ein Differentialtreiber drückt so viel Strom aus einer Leitung, wie er auf der anderen aufnimmt. Das bedeutet, dass der Strom ausgeglichen ist.

Warum ist das wichtig? Da der Nettostrom Null ist, muss der Differentialempfänger keinen Strom aufnehmen oder liefern – er benötigt also keinen Pfad mit niedriger Impedanz zwischen einem Draht des übertragenen Signals und seinen lokalen Versorgungsschienen.

Dies bedeutet, dass die beiden Drähte eine Schleife bilden, die (meistens) vom Rest des Systems isoliert ist, und jede EMI, die auf diese Schleife einwirkt, nur in dieser Schleife Strom induziert und nicht in der Schleife, die aus einem symmetrischen Paar und einer Masseverbindung besteht System.

Wenn Sie Single-Ended-Leitungen verwenden, können Sie nicht sagen, welchen Weg das Rücksignal nehmen wird: Wird es durch die Masseleitung des Signals gehen? Durch das Erdungskabel eines anderen Signals? Durch die gemeinsame Basis zwischen den beiden Systemen? Es ist ein kompliziertes Durcheinander, und EMI induziert Strom sowohl in der Signalleitung als auch in jeder anderen verbundenen Erde zwischen den beiden Systemen, sodass die induzierten Erdströme gleich und entgegengesetzt zum induzierten Signalstrom sind. Da jedoch die Schleife, die durch das Signalkabel und jegliches Erdungskabel gebildet wird, das nicht um das Signalkabel herum verdrillt ist, nicht verdrillt ist, wird es nur eine geringe Auslöschung geben.

Wenn Sie nun zwei Systeme haben, die ansonsten keine gemeinsame Erdung haben, und nur ein Signaldraht und ein Erdungsdraht entlang einer verdrillten Doppelleitung zwischen ihnen verlaufen, muss der gesamte Strom, der durch die Signalleitung fließt, entlang zurückfließen Masse, und dies ist tatsächlich ein differenzielles Paar, auch wenn Sie keinen differenziellen Treiber verwendet haben, um es zu erstellen. In diesem Fall hilft es absolut, das Paar zu verdrehen. Aber in dem Moment, in dem Sie die beiden Systeme miteinander erden, bilden Sie eine Erdschleife und der Vorteil des Twisted Pair verschwindet.