Na Bunúsanna: Comharthaíocht Aontreoch agus Difreálach

Ar dtús, ní mór dúinn roinnt rudaí bunúsacha a fhoghlaim faoi cad is comharthaíocht aonchríoch ann sular féidir linn dul thar chomharthaíocht dhifreálach agus a saintréithe.

Comharthaíocht Aon-Chríochnaithe

Bealach simplí agus coitianta is ea comharthaíocht aonchríoch chun comhartha leictreach a tharchur ó sheoltóir chuig glacadóir. Tarchuirtear an comhartha leictreach le voltas (voltas éagsúil go minic), a ndéantar tagairt dó d’acmhainn sheasta, nód 0 V de ghnáth dá ngairtear "talamh."

Tá an comhartha tagartha ag seoltóir amháin agus tá an poitéinseal tagartha coiteann ag seoltóir amháin. Taistealaíonn an sruth a bhaineann leis an gcomhartha ón seoltóir go dtí an glacadóir agus filleann sé ar an soláthar cumhachta tríd an nasc talún. Má tharchuirtear comharthaí iomadúla, beidh seoltóir amháin ag teastáil ón gciorcad do gach comhartha móide nasc roinnte talún amháin; dá bhrí sin, mar shampla, is féidir 16 comhartha a tharchur ag úsáid 17 seoltóir.

 

Topology aonchríoch

Comharthaíocht Dhifreálach

Fostaíonn comharthaíocht dhifreálach, nach bhfuil chomh coitianta ná comharthaíocht aonchríoch, dhá chomhartha voltais chomhlántacha d’fhonn comhartha faisnéise amháin a tharchur. Mar sin teastaíonn péire seoltóirí le comhartha faisnéise amháin; iompraíonn ceann acu an comhartha agus iompraíonn an ceann eile an comhartha inbhéartaithe.

 

Difreálach aonchríochnaithe: Léaráid chineálach uainiúcháin

 

Baineann an glacadóir faisnéis amach tríd an difríocht poitéinsil idir na comharthaí inbhéartaithe agus neamh-inbhéartaithe a bhrath. Tá an dá chomhartha voltais “cothromaithe”, rud a chiallaíonn go bhfuil aimplitiúid chomhionann acu agus polaraíocht os coinne i gcoibhneas le voltas mód coitianta. Déantar na sruthanna fillte a bhaineann leis na voltais seo a chothromú freisin agus ar an gcaoi sin a chéile a chealú; ar an gcúis seo, is féidir linn a rá go bhfuil sruthanna nialasacha (go hidéalach) ag comharthaí difreálacha ag sreabhadh tríd an nasc talún.

Le comharthaíocht dhifreálach, ní gá go mbeadh tagairt choiteann talún ag an seoltóir agus an glacadóir. Mar sin féin, ní chiallaíonn úsáid comharthaíochta difreálaí nach bhfuil aon éifeacht ag difríochtaí san acmhainneacht talún idir an seoltóir agus an glacadóir ar oibriú an chiorcaid.

Má tharchuirtear comharthaí iolracha, teastaíonn dhá sheoltóir le haghaidh gach comhartha, agus is minic gur gá nó ar a laghad tairbheach nasc talún a áireamh, fiú nuair a bhíonn na comharthaí go léir difreálach. Mar sin, mar shampla, bheadh ​​16 seoltóir ag teastáil chun 33 comhartha a tharchur (i gcomparáid le 17 le haghaidh tarchuir aonchríoch). Léiríonn sé seo míbhuntáiste follasach maidir le comharthaíocht dhifreálach.

 

Topology comharthaíochta difreálach

Buntáistí a bhaineann le Comharthaíocht Dhifreálach

Mar sin féin, tá buntáistí tábhachtacha ag baint le comharthaíocht dhifreálach ar féidir léi níos mó ná an líon méadaithe seoltóirí a chúiteamh.

Gan Tuairisceán Reatha

Ós rud é nach bhfuil aon tuairisceán againn (go hidéalach), is lú tábhacht an tagairt talún. Is féidir leis an acmhainneacht talún a bheith difriúil fiú ag an seoltóir agus an glacadóir nó bogadh timpeall laistigh de raon inghlactha áirithe. Ní mór duit a bheith cúramach, áfach, toisc go n-éilíonn comharthaíocht dhifreálach DC-chúpláilte (mar shampla USB, RS-485, CAN) acmhainn talún roinnte de ghnáth chun a chinntiú go bhfanann na comharthaí laistigh de voltas mód coitianta incheadaithe agus íosta an chomhéadain.

Friotaíocht in IEA Isteach agus Crosstalk

Má thugtar IEA (cur isteach leictreamaighnéadach) nó crosstalk (ie, IEA a ghineann comharthaí in aice láimhe) ón taobh amuigh de na seoltóirí difreálacha, cuirtear go cothrom é leis an gcomhartha inbhéartaithe agus neamh-inbhéartaithe. Freagraíonn an glacadóir don difríocht sa voltas idir an dá chomhartha agus ní leis an voltas aonchríochnaithe (ie, tagairt don talamh), agus dá bhrí sin laghdóidh ciorcadacht an ghlacadóra aimplitiúid an chur isteach nó an chrosstalk.

Sin é an fáth nach bhfuil comharthaí difreálacha chomh híogair le EMI, crosstalk, nó le haon torann eile a chúplálann isteach sa dá chomhartha den phéire difreálach.

Laghdú ar EMI Amach agus Crosstalk

Féadann aistrithe gasta, amhail imill chomharthaí digiteacha atá ag ardú agus ag titim, méideanna suntasacha IEA a ghiniúint. Gineann comharthaí aonchríche agus difreálacha EMI araon, ach cruthóidh an dá chomhartha i bpéire difreálach réimsí leictreamaighnéadacha atá (go hidéalach) cothrom ó thaobh méide ach os coinne sa pholaraíocht. Cinntíonn sé seo, i dteannta le teicnící a choinníonn dlúthbhaint idir an dá sheoltóir (mar shampla úsáid cábla péire casta), go gcuirfidh na hastuithe ón dá sheoltóir a chéile ar ceal den chuid is mó.

Oibríocht Voltais Íochtarach

Ní mór do chomharthaí aonchríoch voltas réasúnta ard a choinneáil chun cóimheas leordhóthanach comhartha-go-torann (SNR) a chinntiú. Is iad voltais chomhéadain aonchríoch ná 3.3 V agus 5 V. Mar gheall ar a bhfriotaíocht fheabhsaithe ar thorann, is féidir le comharthaí difreálacha voltais níos ísle a úsáid agus SNR leordhóthanach a choinneáil. Chomh maith leis sin, déantar SNR na comharthaíochta difreálaí a mhéadú go huathoibríoch le fachtóir dhá i gcoibhneas le cur chun feidhme coibhéiseach aonchríoch, toisc go bhfuil an raon dinimiciúil ag an nglacadóir difreálach dhá oiread níos airde ná raon dinimiciúil gach comhartha laistigh den phéire difreálach.

Tá cúpla sochar tábhachtach ag baint leis an gcumas sonraí a aistriú go rathúil ag úsáid voltais comhartha níos ísle:

• Is féidir voltais soláthair níos ísle a úsáid.
• Aistrithe voltais níos lú
  • EMI radaithe a laghdú,
  • tomhaltas cumhachta a laghdú, agus
  • minicíochtaí oibriúcháin níos airde a cheadú.

Uainiú Ard nó Íseal Stáit agus Beacht

Ar smaoinigh tú riamh cé chomh díreach agus a chinneann muid an bhfuil comhartha i stát loighic-ard nó loighic-íseal? I gcórais aonchríochnaithe, ní mór dúinn voltas an tsoláthair chumhachta a mheas, tréithe tairsí an chiorcaid ghlacadóra, b’fhéidir luach voltais tagartha. Agus ar ndóigh tá éagsúlachtaí agus lamháltais ann, a thugann neamhchinnteacht bhreise isteach sa cheist loighic-ard-nó-loighic-íseal.

I gcomharthaí difreálacha, tá sé níos éasca an stát loighic a chinneadh. Má tá voltas an chomhartha neamh-inbhéartaithe níos airde ná voltas an chomhartha inbhéartaithe, tá loighic ard agat. Má tá an voltas neamh-inbhéartaithe níos ísle ná an voltas inbhéartaithe, tá loighic íseal agat. Agus is é an t-aistriú idir an dá stát an pointe ag a dtrasnaíonn na comharthaí neamh-inbhéartaithe agus inbhéartaithe - ie an pointe trasnaithe.

Is cúis amháin é seo go bhfuil sé tábhachtach faid sreanga nó rianta a bhfuil comharthaí difreálacha acu a mheaitseáil: Ar mhaithe le cruinneas uainiúcháin uasta, teastaíonn uait go bhfreagróidh an pointe trasnaithe go díreach don trasdul loighic, ach nuair nach bhfuil an dá sheoltóir sa phéire cothrom le chéile fad, cuirfidh an difríocht i moill iomadú faoi deara go n-athróidh an pointe trasnaithe.

Iarratais

Faoi láthair tá go leor caighdeán comhéadain ann a úsáideann comharthaí difreálacha. Ina measc seo tá:

• LVDS (Comharthaíocht Difreálach Íseal-voltais)
• CML (Loighic Mód Reatha)
• RS485
• RS422
• Ethernet
• CAN
• USB
• Fuaime cothromaithe ar ardchaighdeán

Is léir go bhfuil na buntáistí teoiriciúla a bhaineann le comharthaíocht dhifreálach dearbhaithe trí úsáid phraiticiúil in iarratais dhomhanda gan áireamh.

Teicnící bunúsacha PCB chun Rianta Difreálacha a Ródú

Mar fhocal scoir, déanaimis foghlaim faoi na buneilimintí faoin gcaoi a ndéantar rianta difreálacha a ródú ar PCBanna. Is féidir le comharthaí difreálacha a bheith beagán casta, ach tá roinnt rialacha bunúsacha ann a fhágann go bhfuil an próiseas níos simplí.

Meaitseáil Fad agus Fad - Coinnigh Comhionann é!

Tá comharthaí difreálacha (go hidéalach) cothrom le méid agus os coinne sa pholaraíocht. Mar sin, sa chás idéalach, ní shruthóidh aon sruth glan toraidh tríd an talamh. Is rud maith é an easpa srutha fillte seo, mar sin ba mhaith linn gach rud a choinneáil chomh hidéalach agus is féidir, agus ciallaíonn sin go dteastaíonn faid chomhionanna uainn don dá rian i bpéire difreálach.

Dá airde an t-am ardú / titim do chomhartha (gan é a mheascadh le minicíocht an chomhartha), is mó a chaithfidh tú a chinntiú go bhfuil an fad céanna ag na rianta. D’fhéadfadh gné a bheith san áireamh i do chlár leagan amach a chabhróidh leat fad na rianta do phéirí difreálacha a mhionchoigeartú. Má tá deacracht agat fad comhionann a bhaint amach, is féidir leat an teicníc "lúbach" a úsáid.

 

Sampla de rian meánach

Leithead agus Spásáil - Coinnigh sé seasmhach!

Dá fhairsinge atá na seoltóirí difreálacha, is amhlaidh is fearr a bheidh cúpláil na gcomharthaí. Cuirfidh EMI a ghintear ar ceal ar bhealach níos éifeachtaí, agus gheobhaidh IEA a fuarthas níos cothroime sa dá chomhartha. Mar sin déan iarracht iad a thabhairt gar dá chéile i ndáiríre.

Ba chóir duit na seoltóirí péire difreálach a chur chomh fada ó chomharthaí comharsanacha agus is féidir, chun cur isteach a sheachaint. Ba cheart an leithead agus an spás idir do rianta a roghnú de réir na sprice sprice agus ba cheart go bhfanfadh siad seasmhach thar fhad iomlán na rianta. Mar sin más féidir, ba cheart go bhfanfadh na rianta comhthreomhar agus iad ag taisteal timpeall an PCB.

Impedance - Athruithe a Íoslaghdú!

Ceann de na rudaí is tábhachtaí le déanamh agus PCB á dhearadh le comharthaí difreálacha is ea an sprioc-impedance d’iarratas a fháil amach agus ansin do phéirí difreálacha a leagan amach dá réir. Chomh maith leis sin, coinnigh éagsúlachtaí impedance chomh beag agus is féidir.

Braitheann impedance do líne dhifreálach ar fhachtóirí cosúil le leithead an rian, cúpláil na rianta, tiús an chopair, agus ábhar agus ciseal ciseal an PCB. Smaoinigh ar gach ceann díobh seo agus tú ag iarraidh aon rud a sheachaint a athraíonn impedance do phéire difreálach.

Ná bealach comharthaí ardluais thar bhearna idir limistéir chopair ar chiseal eitleáin, toisc go mbíonn tionchar aige seo ar do bhac freisin. Déan iarracht neamhréireachtaí i bplánaí talún a sheachaint.

Moltaí Leagan Amach - Léigh, Anailís, agus Overthink Them!

Agus, go deireanach ach ní a laghad, tá rud amháin an-tábhachtach a chaithfidh tú a dhéanamh agus rianta difreálacha á ródú: Faigh an bhileog sonraí agus / nó na nótaí iarratais don sliseanna atá ag seoladh nó ag fáil na comhartha difreálaí, léigh trí mholtaí an leagan amach, agus déan anailís orthu iad go dlúth. Sa chaoi seo is féidir leat an leagan amach is fearr is féidir a chur i bhfeidhm laistigh de shrianta dearaidh áirithe.

Conclúid

Ligeann comharthaíocht dhifreálach dúinn faisnéis a tharchur le voltais níos ísle, SNR maith, díolúine fheabhsaithe ó thorann, agus rátaí sonraí níos airde. Ar an láimh eile, méadaíonn líon na seoltóirí, agus beidh tarchuradóirí agus glacadóirí speisialaithe de dhíth ar an gcóras in ionad ICanna digiteacha caighdeánacha.

Sa lá atá inniu ann, tá comharthaí difreálacha mar chuid de go leor caighdeán, lena n-áirítear LVDS, USB, CAN, RS-485, agus Ethernet, agus dá bhrí sin ba cheart dúinn uile a bheith eolach (ar a laghad) ar an teicneolaíocht seo. Má tá PCB á dhearadh agat i ndáiríre le comharthaí difreálacha, cuimhnigh dul i gcomhairle le bileoga sonraí agus nótaí aip ábhartha, agus más gá léigh an t-alt seo arís!

Fág nóta 

Liosta Teachtaireachtaí