Hallo zusammen,
ich habe schon des öfteren gesehen, dass Signale nicht etwa als X und -X
sondern als X und /X übertragen werden, da die Generierung einer neg.
Spannung in einzelnen Fällen zu umständlich wäre.
Wenn ich zu dem Thema ein wenig lese, dann kommt das doch der "Pseudo
differentiellen Übertragung" gleich oder?
Meine Frage:
Welche Unterschied macht es ob ich X und /X oder einfach X und GND
verdrillt übertrage? Bei beiden würden unterwegs eingefangene Störungen
durch den Subtrahierer heraus fallen.
Wenn du eine der beiden leitungen mit GND verbindest, sind sie nicht
mehr symmetrisch abgeschlossen. Die mit GND verbundene Leitung hat quasi
0 Ohm zu GDN, während die andere beliebig viel Ohm hat (z.B. 100).
Wie Stefanus erwähnte, ist der Abschluss asym. und dadurch wird ein
diff. Störanteil generiert. Jedenfalls erscheint mir das so plausibel.
Die eingekoppelte Störung ist nur dann auf beiden Leitungen identisch
(und somit eine reine Gleichtaktstörung), wenn diese Störung auf ein
komplett symmetrisches Adernpaar trifft (das auch komplett sym.
abgeschlossen ist). Versetz dich mal in die Störung hinein. Die Störung
darf quasi nicht zwischen beiden Adern unterscheiden können und muss auf
beide gleichermaßen einwirken.
Also ist die pseudo differentielle Signalübertragung totaler Nonnsens?
PS: Wie geht man vor, wenn man das Empfangene System nicht im Detail
kennt, bzw. dessen Abschluss?
Differentielle Übertragung muss nicht zwangsläufig bedeuten, dass eine
Ader positive Spannung (gegenüber GND) und die andere negative Spannung
(gegenüber GND) führt.
Störsignale von außen sind nämlich nicht auf GND bezogen.
Es kommt eher darauf an, dass die Signal-Flanken der beiden Adern
umgekehrt gepolt sind und gleiche Amplitude haben.
Also wenn z.B. die eine Ader von 3V auf 4V wechselt (also 1 Volr rauf),
dann muss die andere ein Volt runter gehen. Das kann von 4V nach 3V
sein, kann aber von 2V auf 1V sein, oder gar von 0V auf -1V.
> Also ist die pseudo differentielle Signalübertragung totaler Nonnsens?
Ich nehme mal an, Du beziehst dich auf den entsprechenden Artikel bei
Wikipedia. Da geht es um ein Koaxial Kabel, desen Schirm Sender-Seitig
auf GND liegt und Empfänger-Seitig an einen Differential-Verstärker
angeschlossen ist (ohne direkt Verbindung zu GND).
Der Schirm hält Störungen von außen vom Innenlieter fern, weil er
abschirmt. Er leitet das Störsignal zur Masse des Senders. Damit das gut
klappt, muss der Innenwiderstand des Schirms möglichst gering sein.
Empfängerseitig bringt der Differential-Eingang den Vorteil, dass das
GND Potential des Empfängers nicht identsich sein muss, wie beim
Empfänger.
Mit Symmetrischer Übertragunsgstrecke hat das ganze aber nicht mehr viel
gemeinsam.
Konkretes Beispiel: An der Hofeinfahrt befindet sich eine Videokamera
mit analogen (Composite FBAS) Ausgang. Das Kameragehäuse ist geerdet.
Ein langes Koaxial Kabel führt zum Röhren-Monitor im Empfang. Der
Monitor ist auch geerdet.
Das das Erd-Potential an den beiden Enden des Kabel nicht gleich ist,
entstehen sichtbare Bildstörungen, und zwar meist horizontale Balken,
die fortlaufen nach oben oder unten wandern sowie wellige Ränder links
und Rechts vom Bild (falls die Ränder nicht vom Gehäuse des Monitors
verdeckt werden). Das Störsignal hat 50Hz und ist sowohl auf dem
Innenleiter als auch auf dem Schirm mit einem simplem Multimeter im AC
Bereich messbar (typischerweise zwischen 50mV und 500mV, bei viel mehr
würde das Bild ganz ausfallen).
Durch die Schaltung, die Wikipedia vorstellt, bekommst Du diese
Störungen weg. Aber das ist keine symmetrische Signalübertragung.
Störungen von außen, wie z.B. die Funkwellen eines Handies strahlen
daher dennoch in das Kabel ein. Vor allem am Büro-Ende des kabels, weil
von dort aus ein langer Weg bis zum Masseanschluss (Kameragehäuse) ist.
stefanus schrieb:> Störungen von außen, wie z.B. die Funkwellen eines Handies strahlen> daher dennoch in das Kabel ein. Vor allem am Büro-Ende des kabels, weil> von dort aus ein langer Weg bis zum Masseanschluss (Kameragehäuse) ist.
Ja, aber das ist doch dann egal, da die Störungen ja in beiden Adern
vorhanden sind. Das eigentliche Nutzsignal steckt ja in der Differenz
und dort ist die Störung nicht vorhanden.
Betrachten wir die Situation mal an einem konkreten Beispiel. Ein
Encoder liefert seine Signal A und B und zusätzlich /A und /B.
Die Empfangsstelle bildet die Differenz der Signal und gewinnt somit das
Nutzsignal der beiden Signale. Wenn man jetzt mal komplett die
Reflektionen bei entsprechender Leitungslänge vernachlässigt, dann würde
es doch bis auf die doppelte Amplitude am Empfänger keinen Unterschied
machen ob ich A, /A und B, /B oder A, GND und B, GND abliefern würde?!
Constantin schrieb:> Das eigentliche Nutzsignal steckt ja in der Differenz> und dort ist die Störung nicht vorhanden
... solange der Empfänger nicht durch die Gleichtaktstörung übersteuert
wird.
Georg
Georg schrieb:> Constantin schrieb:>> Das eigentliche Nutzsignal steckt ja in der Differenz>> und dort ist die Störung nicht vorhanden>> ... solange der Empfänger nicht durch die Gleichtaktstörung übersteuert> wird.>> Georg
Korrekt
Wobei ich gerade gelesen habe, dass es gar keine Rolle spielt, welche
Frequenz das Signal an sich hat, sondern vielmehr die spektralen
Anteile, sprich Anstiegszeit der Flanken.
Okay also ist es nach meinem Verständnis dann auch notwendig, dass ich
z.B. ein Encodersignal terminieren muss.
Die Terminierung verringert die Reflexionen des Signals, die ein Bouncen
und Verzerren von Flanken verursachen können.
Das kann auch schon bei niedrigen Frequenzen auftreten - wenn durch die
Reflexion die Flanke bounct, dann erkennt der Empfänger u.U. die Flanke
mehrfach und die Daten sind ungültig.
Es könnte dann noch funktionieren, aber Gewissheit hast Du nur mit
Terminierung.
Constantin schrieb:> Nebenbei: Ist eine Terminierung Signal von z.B. < 100 kHz notwendig?
Falsche Terminierung bewirkt Reflektionen an den Enden, und die
überlagern sich mit dem eigentlichen Signal.
Ablauf:
Der Sender sendet eine Flanke, am Empfänger wird ein Teil reflektiert
und kehrt zurück zum Sender (was den Sender jetzt erst einmal nicht
stört). Dort wird es wieder reflektiert und geht zurück zum Empfänger.
Hier ist jetzt die Amplitude (Fehlanpassung, Leitungsdämpfung) und die
Laufzeit (Leitungslänge) entscheidend, ob das überlagerte Signal für den
Empfänger nicht mehr gut genug ist. Das hängt natürlich auch davon ab,
wie sensibel der Empfänger ist, d.h. wie fehlertolerant das Signal
ausgewertet wird.
Jetzt kannst Du Deine Frage vielleicht selber beantworten: Wenn die
Leitung lang genug ist können die Reflektionen auch bei niedriger
Geschwindigkeit die Übertragung stören.
Gruß Dietrich
Vielen Dank für Eure hilfreichen Anmerkungen!
Okay, da ich das System (Empfänger) nicht näher kenne, muss ich davon
ausgehen, dass sich hier möglicherweise keine Terminierung befindet.
Daher werde ich auf jeden Fall eine auf der Sendeseite vorsehen (ich
kenne ja die Leitung). Somit kann ich die Reflektionen an Sender
beseitigen.
Es geht um ein Koaxial Kabel, das einseitig geerdet ist.
>> Störungen von außen, wie z.B. die Funkwellen eines Handies strahlen>> daher dennoch in das Kabel ein. Vor allem am Büro-Ende des kabels, weil>> von dort aus ein langer Weg bis zum Masseanschluss (Kameragehäuse) ist.> Ja, aber das ist doch dann egal, da die Störungen ja in beiden Adern> vorhanden sind. Das eigentliche Nutzsignal steckt ja in der Differenz> und dort ist die Störung nicht vorhanden.
Nein. Denn der Schirm ist niederohmig geerdet (annähernd null ohm)
während der innenleiter mit 75 Ohm terminiert ist.
Differential-Leitungen leben von dem Effekt, dass Störungen beide Adern
genau gleich betreffen. Dann haben sie keinen Effekt, weil
Empfängerseitig ja nur die Differenz der beiden Leiter relevant ist.
Differential Leitungen kommen daher prinzipiell auch ohne Schirm aus.
Aus der Praxis fallen mir Ethernet und Telefonkabel ein.
Sobald du aber einen der beiden Leiter erdest (egal ob koaxial oder
verdrillt) worken Störungen aber nicht mehr Symmetrisch auf die Leiter
ein.
Koaximal-Kabel schirmen jedoch den Innenleiter ab. Der Innenleiter ist
daher weitgehend Störungsfrei, während der Schirm die Störungen
ableitet. Je höher der Innenwiderstand des Schirms ist (bzw dessen
Induktivität bei AC), umso schlechter wirkt er.
Zur Frage:
> Wie geht man vor, wenn man das Empfangene System nicht im> Detail kennt, bzw. dessen Abschluss?
Dann geht man gar nicht vor. Der Sender muss zum Empfänger passen, und
ebenso das Kabel. Ohne die Eigenschaften des Empfänger zu kennen, kann
man auf Glück hoffen, aber nicht professionell vorgehen.
> Somit kann ich die Reflektionen an Sender beseitigen.
Was denn nun? Geht es um Reflexionen oder um Einfangen von Störsignalen?
Das sind zwei völlig unterschiedliche Dinge.
Wenn Du Reflexionen vermeiden willst, solltest Du das Kabel an beiden
Enden mit dem Wellenwiderstand abschließen. Dazu musst du aber erstmal
wissen, ob die Geräte bereits intern einen solchen Widerstand enthalten
(wie es bei der Unterhaltungselektronik (TV) üblich ist).
stefanus schrieb:> Sobald du aber einen der beiden Leiter erdest (egal ob koaxial oder> verdrillt)
Das ist natürlich nicht egal. Bei verdrillten Leitungen heben sich
Störungen, die auf der Strecke eingekoppelt werden, wenn ein Kabel z.B.
links liegt, genau mit denen auf, wenn das gleiche Kabel rechts liegt -
ganz unabhängig von Impedanz und Potential der jeweiligen Leitung,
einfach aus Symmetriegründen. Ich habe das bisher nur nicht erwähnt,
weil von Koax die Rede war, und das lässt sich schlecht verdrillen.
Georg
> Bei verdrillten Leitungen heben sich Störungen, die auf der> Strecke eingekoppelt werden, ... ganz unabhängig von Impedanz> und Potential der jeweiligen Leitung, einfach aus Symmetriegründen.
Nur, wenn die Leitungen auch symmetrisch abgeschlossen sind. Der TO
hatte allerdings nach pseudo-symmetrie gefragt, da ist Sender-Seitig
eine der beiden Leitung an GND angeschlossen (zumindest gemäß
Wikipedia).
stefanus schrieb:> Nur, wenn die Leitungen auch symmetrisch abgeschlossen sind
Das ist eindeutig falsch und wird durch ständige Wiederholung nicht
richtiger. Selbst wenn eine Leitung fix GND ist, wirkt der Ausgleich
durch die Verdrillung. Wenn die Einspeisung auf dem ersten Zentimeter
durch die auf dem 2. aufgehoben wird usw., was soll dann der Abschluss
der Leitungen für einen Unterschied machen?
Du kannst aber ruhig noch 10 mal Unsinn posten, ich antworte nicht mehr
darauf, ist mir zu blöd.
Georg
Georg schrieb:> Selbst wenn eine Leitung fix GND ist, wirkt der Ausgleich> durch die Verdrillung.
Falsch. Nicht die Verdrillung bewirkt die Aufhebung, sondern die
Differenzbildung (genauer, die Addition der einen negierten Ader mit der
anderen) beim Empfänger. Dadurch wird das Nutzsignal, was gegenphasig
ist, addiert und das Störsignal, was gleichphasig ist, nahezu
ausgelöscht. Wenn du jetzt aber eine Ader auf GND legst, dann legst du
nicht nur das Nutzsignal auf GND, sondern auch das Störsignal dieser
Ader. Damit hast du beim Nutz- und beim Störsignal unterschiedliche
Signale auf den beiden Adern, die dann BEIDE verstärkt werden und keins
von beiden wird ausgelöscht. Deswegen kann man eine verdrillte Leitung
(twisted pair) NICHT einseitig auf GND legen, weil dann die Auslöschung
des Störsignales nicht mehr funktioniert. Wenn man wenig genug Störungen
hat, kann die Übertragung trotzdem funktionieren, aber der Sinn und
Zweck einer differenziellen Übertragung ist damit völlig außer Kraft
gesetzt.
npn schrieb:> Nicht die Verdrillung bewirkt die Aufhebung, sondern die> Differenzbildung
Deswegen gibt es auch keine verdrillten Kabel, weil das ja sinnlos ist.
Georg
Georg schrieb:> Deswegen gibt es auch keine verdrillten Kabel, weil das ja sinnlos ist.
Schon wieder falsch. Was meinst du, was das "twisted" in "twisted pair"
bedeutet? Das ist die Verdrillung. Wenn du das mal sehen möchtest, nimm
einfach mal ein Stück Netzwerkkabel (z.B. CAT6) und schau dir das an.
Dort sind verdrillte Adernpaare drin und nichts anderes.
Die Verdrillung hat den Sinn, daß die Störungen möglichst gleichmäßig
auf beide Adern einwirken können und damit beim Empfänger besser
unterdrückt werden können.
