Wann sollten Twisted-Pair-Drähte verwendet werden?

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Ich kenne mehrere Anwendungen, in denen Twisted Pair-Geräte verwendet werden, und warum sie in diesen Anwendungen verwendet werden. Ich möchte jedoch mehr über die Vor- und Nachteile der Verwendung von Twisted Pair-Drähten erfahren, damit ich je nach Entwurf eine geeignete Auswahl treffen kann.

Als Beispiel verstehe ich die Verwendung eines Twisted Pair bei der Differenzsignalisierung. Dies hilft, das Rauschen zu reduzieren, da beide Drähte die gleiche Interferenz empfangen, die dann von einem Differenzverstärker entfernt werden kann.

Ich erinnere mich auch, dass ich vor einiger Zeit über eine Induktionsschmiede gelesen habe, bei der die Leistung deutlich niedriger war als erwartet. Der Typ fand heraus, dass die Trennung der Leistung dazu führt, dass die Elektronik einen großen Bereich umschließt, wodurch eine zusätzliche Induktivität entsteht (die als Tiefpassfilter wirkt und den Leistungsfaktor verringert). Durch Abkleben der Stromkabel in einem Bündel wurde die Streuinduktivität entfernt.

Es scheint, dass verdrillte Paare Vorteile bieten, wenn es um Induktivität oder Induktion geht, aber hier endet mein Verständnis.

Was sind die Vor- und Nachteile von verdrillten Paaren und für welche Anwendungen sind sie dadurch vorteilhaft?

BEARBEITEN: Das Problem der Induktivität scheint an keiner anderen Stelle angesprochen zu werden, was auf eine Anwendung hinweist, für die verdrillte Paare hilfreich sind, die außerhalb dieser Frage nicht behandelt wird. In ähnlicher Weise wurde in einem Kommentar das Problem der zusätzlichen Kapazität angesprochen, das in der verknüpften Frage nicht behandelt wird.

twisted-pair Hari Ganti
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siehe meine Antwort hier electronic.stackexchange.com/questions/290310/…
Trevor_G
Danke, dass du den Link gepostet hast. Ich habe es beim Scannen verpasst, wenn meine Frage ein Duplikat ist. Das heißt, es werden keine Details hinzugefügt, die über das hinausgehen, was ich in meiner Frage beschreibe. Daher glaube ich, dass meine Frage immer noch einzigartig ist.
Hari Ganti
Es ist nicht so, dass deine Frage nicht eindeutig ist. Ich wollte nur deine Aufmerksamkeit auf meine Antwort lenken. Übrigens ist die Schmiedesache wahrscheinlich, weil Induktionsschmieden RIESIGE Ströme verwenden. Jede Drahtschlaufe in der Nähe nimmt eine Menge Energie von diesen auf ... Sogar das Metallband an Ihrer Armbanduhr, wenn Sie eine tragen ...
Trevor_G
^ Mein Punkt genau. Deshalb hoffe ich auf allgemeinere Designüberlegungen.
Hari Ganti
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Mögliches Duplikat von Ist die Verwendung von Twisted Pair-Verkabelung nur für die Differenzsignalisierung sinnvoll?
Trevor_G

Antworten:

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Twisted Pair bietet zwei wesentliche Vorteile

  • Reduzierte Induktivität L=N2⋅μ⋅Ael Durch Verdrehen der Drähte reduzieren Sie Ae der umschlossene Bereich und damit die Induktivität.

  • Das Verdrillen der Drähte bedeutet, dass sie nahe beieinander liegen. Daher sollten alle in einem Leiter aufgenommenen Geräusche auch in dem anderen aufgenommen werden. Eine Differenzmessung sollte es nicht sehen.

Der offensichtliche Nachteil sind die Kosten. Sie zahlen etwas mehr, wenn Sie ein Twisted Pair kaufen oder es selbst verdrehen können. Wenn Sie jedoch der Meinung sind, dass Ihre Zeit nicht frei ist, sind dies ebenfalls zusätzliche Kosten.

Warren Hill
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Beide von Ihnen genannten Vorteile gelten auch für 2-adrige Flachbandkabel. Der Vorteil des Verdrehens besteht darin, dass die Richtung der Schleife alle paar mm umgekehrt wird, so dass ein Störfeld, das zwei oder mehr Verdrehungen abfängt, sich teilweise selbst entgegenwirkt.
Das Photon
@ThePhoton Ich habe ein Twisted Pair mit zwei separaten Drähten verglichen, was Sie normalerweise stattdessen sehen. Können Sie diesen Kommentar als vollständige Antwort erweitern? Ich verstehe nicht sofort, warum das Verdrehen der Drähte den Effekt des Feldes umkehrt. Aber ich bin immer daran interessiert, mehr zu lernen, als ich bereits weiß.
Warren Hill
Gibt es neben den Kosten noch andere Nachteile? Ich bin ein wenig verwirrt, weil ich sie in geräuschempfindlichen Geräten nicht häufiger sehe, wenn nicht differenzielle Signale verwendet werden. Wenn es keine anderen Nachteile gibt, dann scheint die einfache Antwort Twisted Pair zu sein, wo immer die zusätzlichen Kosten kein Problem sind ...
Hari Ganti
Ein weiterer offensichtlicher Nachteil ist die höhere Kapazität, da ein verdrilltes Paar länger ist als flache Stränge.
Janka
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Ausarbeitung des Kommentars von @ ThePhoton auf Anfrage von @ WarrenHill.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die schwarzen X sind ein zunehmendes Magnetfeld, das in die Seite zeigt. Die integrale Form des Faradayschen Gesetzes sagt

∮E⋅dl=−∫S∂B∂t⋅ds
Mit Worten bedeutet dies, dass um die Schleifen des Drahtes eine Spannung induziert wird. Wie unten dargestellt, wird die an einem Draht in einer Schleife induzierte Spannung durch die in demselben Draht an der nächsten Schleife induzierte Spannung aufgehoben.

Dies funktioniert am besten, wenn sich das Magnetfeld entlang der Länge des verdrillten Paares mit einer konstanten Geschwindigkeit ändert. Wenn die Änderung entlang der Länge des verdrillten Paares nicht konstant ist, hebt die induzierte Spannung in einer Schleife die induzierte Spannung in der nächsten Schleife unvollständig auf. Die Verdrillungsrate muss kleiner sein als die Wellenlänge des EMI, das Sie blockieren möchten. Sie können sich vorstellen, dass Sie bei einer elektromagnetischen Welle mit einer Wellenlänge, die der Verdrehungsrate entspricht, eine starke Kopplung erhalten würden, da sich das Vorzeichen des Magnetfelds von Schleife zu Schleife ändern würde, wodurch sich die induzierten Spannungen eher addieren als aufheben würden .

DavidG25
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Um ungleichmäßige Magnetfelder besser zu tolerieren, verwenden Sie ein kommerziell verdrilltes Twist-Paar mit hoher Dichte. Vermeiden Sie es, von Hand gedreht zu werden, da jede Drehung 1 Zoll lang ist.
Analogsystemsrf
Die Pfeile stehen für ... was? Die beiden blauen Pfeile sind in entgegengesetzte Richtungen, ebenso wie die beiden roten, daher ist es nicht aktuell.
Whit3rd
@ Whit3rd warum können die beiden blauen Pfeile keine Ströme sein? Der
springende
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Ein variierender magnetischer Fluss induziert Spannung, nicht Strom.
Oskar Skog