Frage zur Common Mode Voltage / differentielles Signal

[CM (Gast)]

Hallo,

ich stehe gerade etwas auf dem Schlauch. Wenn ein IC von mir mit einem 
differentiellen Signal mit einer "Common Mode Voltage" von 5V gefüttert 
werden möchte, wie sollten dann die Signale aussehen, die ich ihm 
anbiete?

a) so, dass beide einen DC-Offset von 5V haben und quasi nur 180° 
phasenverschoben sind (1. Bild)

oder

b) so, dass beide symetrisch zur Common Mode Voltage schwingen, also 
letztendlich einen unterschiedlichen DC-Offset haben - z.B. 4V und 6V? 
(2. Bild)

Danke für jede Erleuchtung!

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

a ist (eigentlich) richtig.
Denn z.B. kann ein Trafo (Ethernet) keine überlagerte gleichspannung 
übertragen.

b ist aber auch richtig.
Denn CAN hat einen differentiellen Signalpfad, aber den Ruhepegel "in 
der Mitte".

Wichtig ist bei differentieller Übertragung, dass die übertragene 
Information ind der Diferenz zwischen den beidne Signalen steckt.

Und die Common Mode Voltage sagt nur, welche Gleichspannung anliegt, 
wenn keine Information auf den Übertragungsleitungen anliegt. Beim 
Ethernet ist die Common Mode Voltage daher 0V, beim CAN 2,5V...

[CM (Gast)]

Lothar Miller schrieb:
> Und die Common Mode Voltage sagt nur, welche Gleichspannung anliegt,
> wenn keine Information auf den Übertragungsleitungen anliegt.

Danke für die Erklärung, das passt so schonmal zu dem, wie ich es noch 
bei mir im Hinterkopf hatte "der Common-Mode-Teil ist der Teil, der 
beiden Pfaden gemeinsam ist".

Allerdings...

Lothar Miller schrieb:
> b ist aber auch richtig.

...wäre b dann nicht im obigen Beispiel falsch, wenn ich eine Common 
Mode Voltage von 5 V haben möchte? Wenn dort keine Infomation auf den 
Leitungen anliegt, habe ich ja einmal 4 V und einmal 6 V Gleichanteil.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

CM schrieb:
> ...wäre b dann nicht im obigen Beispiel falsch
b wäre falsch, wenn/weil das ein analoges Signal ist.
b gilt für CAN, weil dort die Zustände passend definiert wurden.
b würde bestenfalls verwendet, wenn z.B. eine Drahtbruch- und/oder 
Kurzschlusserkennung realisert werden muss.

[CM (Gast)]

Danke für die Erklärung!

Ich fasse zur Sicherheit nochmal zusammen, wie ich das jetzt verstanden 
habe: Wenn mein eigentliches Signal keinen Gleichanteil mitbringt, dann 
muss ich auf beide Pfade des differentiellen Signals 5V DC Offset geben, 
um eine Common Mode Voltage von 5V zu haben.

Bild b) wäre in diesem Fall verkehrt, Bild a) wäre richtig.

Bild b) wäre dann richtig, wenn das rote Signal bereits +1 V Offset 
mitbringt, und das blaue -1 V.

Die Common Mode Voltage wäre also immer die Spannung, die ich 
gleichermaßen auf die beiden ursprünglichen Ausgangssignale aufaddiere.


Ist das richtig wiedergegeben? Vielleicht kann mich ja noch jemand 
korrigieren falls nicht.

[Johannes E. (cpt_nemo)]

In beiden Beispielen ist die Common-Mode Spannung 5V. Die Common-Mode 
Spannung ist einfach der Mittelwert der beiden Signale:

  Formel für Common-Mode Spannung:  V_cm = (U1 + U2) / 2

Das gilt unabhängig davon, ob Informationen übertragen werden oder 
nicht!

Im Beispiel B ist einfach nur die differentielle Spannung größer bzw. 
hat einen Gleichanteil überlagert:

  Formel für differentielle Spannung:  V_diff = (U1 - U2)

In dieser Spannung steck also die Information, die übertragen wird (bei 
differentieller Datenübertragung).

[spontan (Gast)]

Aha!!

Da stell ich doch mal die Gegenfrage:

Welcher Empänger erkennt beim Signal B ein vernünftiges Signal?

Die Spannungsdifferenz ändert ihr Vorzeichen nie, und das wäre doch wohl 
das Kriterium für den erkannten Pegelwechsel.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

spontan schrieb:
> Welcher Empänger erkennt beim Signal B ein vernünftiges Signal?
Der, den du danach auslegst. "Differentielle Übertragung" bedeutet 
zuallererst, dass Gleichtaktstörungen das Nutzsignal nicht verfälschen. 
Wenn das Nutzsignal im Fall B "nur" der AC-Anteil ist, dann musst du den 
zusätzliche Offset einfach noch irgendwie loswerden.
Aber wie gesagt: auch im statischen Teil steckt Information. Wenn beide 
Leitungen den gleichen Pegel haben, dann hast du einen Kurzschluss.

Kurz: es gibt ind der Praxis nicht "die reine Lehre der Differentiellen 
Übertragung", sondern eine Unmenge Speilarten davon...

[spontan (Gast)]

>Der, den du danach auslegst. "Differentielle Übertragung" bedeutet
>zuallererst, dass Gleichtaktstörungen das Nutzsignal nicht verfälschen.

Signal B hat keine Gleichtaktstörung, das sieht eher nach einem Offset 
zwischen den Signalen aus.
Bei einer Gleichtaktstörung ist der Offset beider Leitungen gegenüber 
GND gleich.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

spontan schrieb:
> Signal B hat keine Gleichtaktstörung, das sieht eher nach einem Offset
> zwischen den Signalen aus.
Wie ich schon sagte.
> Bei einer Gleichtaktstörung ist der Offset beider Leitungen gegenüber
> GND gleich.
Streiche ist, setze bleibt...