Балансный канал

Наиболее совершенной на настоящий момент системой передачи сигналов является балансная цепь, реализованная в интерфейсах RS-485 и CAN (рис. 3.86). В ее основе лежат следующие принципы:

o применение балансного источника сигнала;

o применение витой пары с идентичными характеристиками проводов;

o применение дифференциального приемника сигнала;

o передача мощности (а не тока или напряжения).

Идея, положенная в основу балансного канала передачи электрических сигналов, состоит в компенсации индуктивных и емкостных наводок и в ослаблении кондуктивных. Для обеспечения хорошей компенсации помех в дифференциальном приемнике сигнала они должны быть одинаковы на обоих входах дифференциального усилителя. Для этого:

o источник сигнала должен иметь идентичные выходные сопротивления по обоим выходам как на постоянном токе, так и во всем диапазоне частот передаваемых сигналов;

o линия связи (витая пара, лучше экранированная) должна иметь одинаковые для обоих проводов пары продольные сопротивление и индуктивность (для идентичности индуктивных наводок);

o витая пара должна иметь одинаковые емкости на землю для обоих проводов пары (для идентичности емкостных наводок);

o дифференциальный приемник должен иметь одинаковые частотные характеристики по обоим входам и высокую точность операции вычитания.

Для хорошей компенсации помех дифференциальный приемник должен иметь строго одинаковые коэффициенты передачи по обеим каналам и высокую точность операции вычитания (см. выше). Для подавления синфазной помехи приемник должен иметь большой коэффициент подавления синфазного сигнала. Помехоустойчивость канала улучшается также благодаря тому, что балансный передатчик позволяет повысить в 2 раза размах передаваемого сигнала (см. рис. 3.75).

Перечисленные принципы успешно реализованы в интерфейсе RS-485, чем и объясняется его высокая популярность.

Интерфейс CAN отличается от RS-485 тем, что рецессивное состояние в нем реализовано с помощью транзисторного ключа, который отключает линию связи от передатчика. При этом внутреннее сопротивление источника скачком изменяется от низкого на бесконечно большое, т.е. передатчик переходит в режим передачи тока нулевой величины. Поэтому при передаче логической единицы (доминантного состояния) передатчик является источником напряжения и подвержен влиянию преимущественно индуктивных наводок, а при передаче логического нуля (рецессивного состояния) более подвержен влиянию емкостных наводок.