Układy transmisji sygnałów cyfrowych TECHNIKA CYFROWA Układy transmisji sygnałów cyfrowych (linia długa) Układy transmisji sygnałów cyfrowych

Układy transmisji sygnałów cyfrowych TECHNIKA CYFROWA Układy transmisji sygnałów cyfrowych (linia długa) Sygnały cyfrowe można przesyłać w postaci unipolarnych sygnałów po liniach jednoprzewodowych ekranowanych lub nieekranowanych albo w postaci sygnałów różnicowych po dwuprzewodowych symetrycznych liniach przesyłowych. Typowe media przesyłowe to: ścieżki drukowane, pojedyncze przewody izolowane, skręcona para przewodów tzw. Skrętka, symetryczne linie dwuprzewodowe, przewód koncentryczny. Skręcona para przewodów tzw. skrętka Przewód koncentryczny

Układy transmisji sygnałów cyfrowych TECHNIKA CYFROWA Układy transmisji sygnałów cyfrowych (linia długa) Parametry linii transmisyjnych Rodzaj połączenia Impedancja falowa Ω Opóźnienie ns/m Dwa przewody 0,38 mm(tzw. skrętka) 110 6,2 Obwód drukowany 100 6 Kabel koncentryczny 75 Ω 75 5 Kabel koncentryczny 50 Ω 50 3,9 Linia paskowa 170 5,6 Z tablicy wynika, że prędkość propagacji sygnałów w przewodach (odwrotność opóźnienia) zawiera się w przedziale 16÷25 cm/ns.

Układy transmisji sygnałów cyfrowych TECHNIKA CYFROWA Układy transmisji sygnałów cyfrowych (linia długa) Połączenie jest nazywane długim, gdy czas przejścia sygnału tam i z powrotem jest dłuższy niż czas narastania lub opadania (niż krótszy z tych czasów) w stosowanych elementach. W elektrycznie długich przewodach występują oscylacje wynikające z odbić sygnału od końców przewodów z uwagi na niedopasowanie pomiędzy impedancja falową linii a rezystancjami: wejściową i wyjściową nadajników i odbiorników.

Układy transmisji sygnałów cyfrowych TECHNIKA CYFROWA Układy transmisji sygnałów cyfrowych (linia długa) Impedancje falowe linii przesyłowych wynoszą zwykle od 50 do 150 Ω tj.; dla skrętek (częściowo ekranowane linie) jest to 100 do 150 Ω, dla linii paskowych (ścieżek), dwustronnie foliowanym laminacie impedancja falowa wynosi ok. 100 Ω, a przewody koncentryczne 75 Ω, mają znamionowe impedancje – od 50 Ω do 125 Ω. Typowe układy przesyłania sygnałów cyfrowych: a) jednoprzewodowe; b) skręconą parą przewodów; c) przewodem koncentrycznym

Układy transmisji sygnałów cyfrowych TECHNIKA CYFROWA Układy transmisji sygnałów cyfrowych (linia długa) Rozważając możliwość zastosowania typowych bramek logicznych jako nadajników odbiorników sygnałów z linii nie dopasowanych. Należy się liczyć z tym, że cechuje je mały margines zakłóceń, oraz mały prąd sterujący. Marginesy zakłóceń bramki TTL

Układy transmisji sygnałów cyfrowych TECHNIKA CYFROWA Układy transmisji sygnałów cyfrowych (linia długa) Amplituda i czas trwania oscylacji w linii długiej zależą od: długości przewodów, konfiguracji przewodów, impedancji falowej przewodów, rezystancji wyjściowej układu nadawczego, rezystancji wejściowej układu odbiorczego. Wyróżnia się dwa podstawowe sposoby transmisji sygnałów: za pośrednictwem linii niesymetrycznych, za pośrednictwem linii symetrycznych.

Układy transmisji sygnałów cyfrowych TECHNIKA CYFROWA Układy transmisji sygnałów cyfrowych (linia długa) Układy z liniami niesymetrycznymi można stosować do transmisji sygnałów tylko na niewielkie odległości ze względu na ich wrażliwość na zakłócenia. Mniej wrażliwe, a więc umożliwiające transmisje na większe odległości są układy wykorzystujące koncentryczne linie przesyłowe, ale wiąże się to ze wzrostem kosztów. Jednak ograniczenia wynikające z właściwości tych linii nie pozwalają na uzyskanie odległości większych niż kilkudziesięciu metrów.

Układy transmisji sygnałów cyfrowych TECHNIKA CYFROWA Układy transmisji sygnałów cyfrowych (linia długa) Układy wyjściowe nadajników: a) z rezystorem dołączonym do masy; b) z rezystorem dołączonym do źródła zasilania; c) z wyjściem przeciwsobnym.

Układy transmisji sygnałów cyfrowych TECHNIKA CYFROWA Układy transmisji sygnałów cyfrowych (linia długa) Schemat ideowy nadajnika zbudowanego w oparciu o układ 75450. Schemat ideowy nadajnika zbudowanego w oparciu o układ 75451 z rezystorami dołączonymi do źródła zasilania. Schemat logiczny nadajników z wyjściem przeciwsobnym.

Układy transmisji sygnałów cyfrowych TECHNIKA CYFROWA Układy transmisji sygnałów cyfrowych (linia długa) Transmisja sygnałów cyfrowych liniami symetrycznymi Różnicowe systemy przesyłania sygnałów cyfrowych są stosowane wtedy, gdy odległości miedzy nadajnikami i odbiornikami są duże lub gdy systemy te mają różne potencjały masy. Odbiornik w takim systemie ma wejście różnicowe. W liniach symetrycznych sygnały są przesyłane za pośrednictwem dwóch przewodów. Sygnały zakłócające indukują się w obu przewodach i na wejściu różnicowym odbiornika odejmują się, dzięki czemu są eliminowane. Podstawową więc zaletą różnicowych systemów przesyłania sygnałów cyfrowych jest tłumienie sygnałów wspólnych. Ta właściwość powoduje, że systemy te są stosowane do przesyłania sygnałów w warunkach silnych zakłóceń.

Układy transmisji sygnałów cyfrowych TECHNIKA CYFROWA Układy transmisji sygnałów cyfrowych (linia długa) Ze względu na pożądaną dużą szybkość przesyłania sygnałów dwuprzewodowe linie przesyłowe są dopasowane, co umożliwia uniknięcie odbić. Jeżeli nadajnikiem linii jest układ o niewielkiej rezystancji wyjściowej, czyli źródło napięciowe, to wystarczy aby linia była dopasowana na końcu odbiorczym, natomiast jeśli nadajnik ma dużą impedancję wyjściową, tzn. jest źródłem prądowym, to linia musi być dopasowana na obu końcach. Różnicowy system transmisji sygnałów cyfrowych.

Układy transmisji sygnałów cyfrowych TECHNIKA CYFROWA Układy transmisji sygnałów cyfrowych (linia długa) Rozróżnia się następujące systemy przesyłania sygnałów cyfrowych za pośrednictwem linii symetrycznych: zrównoważone niezrównoważone System różnicowy: a) zrównoważony b) niezrównoważony

Układy transmisji sygnałów cyfrowych TECHNIKA CYFROWA Układy transmisji sygnałów cyfrowych (linia długa) Nadajniki w systemach symetrycznych a) bramki; b) wzmacniacze; c) nadajniki linii.

Układy transmisji sygnałów cyfrowych TECHNIKA CYFROWA Układy transmisji sygnałów cyfrowych (linia długa) Bibliografia: 1. P. Gajewski, J. Turczyński, Cyfrowe układy scalone CMOS. 2. W. Głodzki, L. Grabowski, Pracownia podstaw techniki cyfrowej. 3. P. Horowitz, W. Hill, Sztuka elektroniki t.2, WKŁ, Warszawa 2001. 4. J. Kalisz, Podstawy elektroniki cyfrowej, WKŁ, Warszawa 1998. 5. S. Kuta, Elementy i układy elektroniczne Cz. II 6. M. Łakomy, J. Zabrodzki, Cyfrowe układy scalone TTL, PWN, Warszawa 1976. 7. P. Misiurewicz, M. Grzybek, Półprzewodnikowe układy logiczne, WNT, Warszawa 1975. 8. J. Pienkos, J. Turczyński, Układy scalone TTL w systemach cyfrowych, WKŁ Warszawa 1980 9. W. Sasal, Układy scalone serii UCY74LS i UCY74S 10. http://adam.dunat.freehost.pl/data/se/uklady_cyfrowe.pdf 11. http://www.ti.com/ 12. http://www.fairchildsemi.com/

Układy transmisji sygnałów cyfrowych TECHNIKA CYFROWA Układy transmisji sygnałów cyfrowych (linia długa) Szymon Burdecki III rok ETI Instytut Techniki UP Kraków 2011