Warum ist ein Rückleiter für jeden Vorwärtsleiter in einem Flachbandkabel besser als ein gemeinsamer Rückleiter?

Ich verstehe nicht, warum die zweite Art der Implementierung besser ist als die erste? Ich habe meine eigene grundlegende Logik in Bezug auf dieses Thema, aber ich bin nicht sicher, ob das, was ich denke, richtig ist! Ich freute mich darauf, einen allgemeinen Überblick über dieses Thema zu bekommen!

Fragen Sie sich, welches Kabel wahrscheinlich den niedrigsten Schleifenbereich hat:

Ein großer Schleifenbereich hat eine größere Induktivität und kann mehr EM-Interferenzen emittieren. Es kann auch mehr EM-Störungen empfangen.

Wenn jeder Vorwärtsleiter seinen eigenen Rückleitungsdraht hat, minimiert dies möglicherweise die Schleifenfläche jedes Stromkreises.

Wenn Sie etwas in der Größenordnung von 10s bis 100s von kHz übertragen haben, ist Nummer 1 möglicherweise völlig ausreichend, aber Nummer 2 hat den Vorteil, dass jedes Signal einen Rückweg hat, der näher ist und daher die gesamte Stromschleife reduziert. Dies ist nützlich, um die Strahlungsemissionen (und auch die Strahlungsanfälligkeit ) zu minimieren , ganz zu schweigen vom Übersprechen .

Ich würde nicht sagen, dass sie in Nummer 2 perfekt ausbalanciert sind (Signal 1 hat nur Rücklauf 1, Signal 2 hat Rücklauf 1 und Rücklauf 2). Das heißt, die Signale werden in dieser Konfiguration effektiver abgeschirmt.

In Nummer 1 müsste die einzelne Rückleitung alle Rückströme führen und müsste sorgfältig geprüft werden, um sicherzustellen, dass der Pfad für die Strombelastung geeignet ist.

In einer Hochgeschwindigkeitswelt hätten die Dinge ausgeglichene Rückwege sowohl für die Impedanzsteuerung (der Abstand zum Rückweg ist ein wichtiger Bestandteil der Spurimpedanz) als auch für die Trennung der Rückströme aus verschiedenen Gründen.

1. Die zweite Alternative bietet eine weitaus bessere Abschirmung. Da der Strom ein- signal Nund return Nin entgegengesetzte Richtungen fließt, heben sich ihre EM-Felder gegenseitig auf. Wenn also im ersten Beispiel signal 1aktiv ist, signal 2ist es stärker dem Übersprechen ausgesetzt als im zweiten Beispiel.

2. Wie der Bildtitel sagt, erzeugt ein einzelner Rückweg ungleiche (und viel größere) Schleifen als dedizierte Rückwege. Wenn das Kabel in Beispiel 1 einer externen EMI-Quelle ausgesetzt ist, signal 1wird es viermal so stark gestört wie signal 4. Im zweiten Beispiel empfangen beide Signale die gleiche minimale Interferenz.

Wenn der Pfad, den der Strom nimmt, einen Bereich einschließt, erzeugt dies im Grunde eine Induktivität. Die Induktivität ist wie die elektrische Trägheit. Sie verhindert, dass sich der Strom schnell ändert (wie die regelmäßige Trägheit die Geschwindigkeitsänderungen verlangsamt ). Diese elektrische Trägheit rundet Rechteckimpulse ab und dämpft schnelle Signale. Schlimmer noch, der Strom möchte auch dann noch fließen, wenn die Last entfernt wird , Spannungsspitzen erzeugen. Loops fungieren auch als gute Antennen und senden ihren Inhalt überall hin. Diese Effekte werden umso schlimmer, je größer die Schleifenfläche ist (größere Induktivität). Eine Rückgabe direkt neben jedem Signal hält den Schleifenbereich sehr klein und hält die Signalleitungen voneinander isoliert - jede Rückleitung ist im Wesentlichen eine Abschirmung.

Ich bin überrascht, dass niemand die Differenzsignalisierung erwähnt hat. https://en.wikipedia.org/wiki/Differential_signaling

Wenn Sie schnelle Löschsignale wünschen, verwenden Sie diese Technik, bei der die "Rückleitung" aktiv verwendet werden muss. In diesem Fall möchten Sie nicht mehrere Treiber der einzelnen Rückleitung.

Aus der Quelle: "Die Technik minimiert elektronisches Übersprechen und elektromagnetische Interferenzen, sowohl Rauschemission als auch Rauschakzeptanz, und kann eine konstante oder bekannte charakteristische Impedanz erreichen, wodurch Impedanzanpassungstechniken ermöglicht werden, die für eine Hochgeschwindigkeits-Signalübertragungsleitung oder eine symmetrische Hochqualitätsleitung wichtig und symmetrisch sind Schaltungsaudiosignalpfad. "

Zusätzlich zu den EMI-Problemen weisen parallel zueinander verlaufende Drähte eine gewisse kapazitive Kopplung auf. Das kapazitive Koppeln von Signaldrähten mit Masse erhöht den Energieverlust, der durch den Widerstand im Kabel oder in der Signalquelle verloren geht. Dies kann jedoch viel einfacher behoben werden als Übersprechen, das durch kapazitives Koppeln von Signaldrähten untereinander verursacht wird. In getakteten parallelen Protokollen, die langsam genug sind, damit sich die Datenleitungen vor dem Eintreffen der Uhr stabilisieren können, ist es möglicherweise nicht erforderlich, sich über das Übersprechen zwischen Datenleitungen Gedanken zu machen. Moderne Protokolle neigen jedoch eher dazu, viele Daten schnell über eine zu senden wenige Drähte, als eine kleinere Datenmenge langsamer über jede einer großen Anzahl von Drähten zu senden.

Dies ist ein bisschen kompliziert, wenn Sie sich dadurch besser fühlen, sind sich auch viele Elektronikdesigner nicht ganz klar darüber. Daher die "schwarze Magie" von EMI.

Hier ist ein Artikel, der eine einfache Erklärung der Vorgänge versucht: http://learnemc.com/identifying-current-paths

Bei "hohen" Frequenzen (größer als einige kHz) beginnt die Induktivität zu dominieren, und der "einfachste" Rückweg für den Strom besteht darin, dem Antriebsstrom so genau wie möglich in umgekehrter Richtung zu folgen. Dies wäre auf einer der Signalleitungen in Ihrem Beispiel! Bei niedrigen Frequenzen gewinnt der kürzeste Weg, sodass er wahrscheinlich meistens durch das einzelne Erdungskabel fließt.

Je höher die Frequenz und je schlechter diese wird, ganz zu schweigen davon, dass Ihr Signal wackelig wird.