Кіріспе
Екі өткізгіштің кедергісі бірдей электр схемасы. Телекоммуникация және кәсіби аудио саласында теңгерімді желі немесе теңгерімді сигнал жұбы – екі өткізгіштен тұратын электр схемасы, олардың екеуі де ұзындығы бойында, жерге және басқа схемаларға қатысты бірдей кедергіге ие. Теңгерімді желі форматының басты артықшылығы – трансформатор немесе дифференциалдық күшейткіш сияқты дифференциалдық құрылғыға берілгенде ортақ режимдегі шу мен кедергілерді тиімді жою. Дыбысты жазу және ойнатуда кең таралған теңгерімді желілер теңгерімді аудио деп аталады. Теңгерімді желілердің көп қолданылатын түрі – радиожиілік байланыста қолданылатын екі қорғасынды кабель. Бұрмаланған жұп та кең таралған, ол дәстүрлі телефон, кәсіби аудио немесе деректерді жеткізу үшін қолданылады. Оларды теңгерімсіз желілермен, мысалы, қайтару өткізгіші жерге қосылған коаксиалды кабельмен немесе қайтару өткізгіші тікелей жерге қосылған схемалармен (жерге қайтару телеграфын қараңыз) салыстыру керек. Теңгерімді және теңгерімсіз схемаларды балун деп аталатын құрылғы арқылы байланыстыруға болады. Теңгерімді желілерді басқаратын схемалар, теңгерімнің артықшылықтарын сақтау үшін өзі де теңгерімді болуы керек. Бұл трансформаторлық байланыс (қайталаушы катушкалар) арқылы немесе әрбір өткізгіштегі кедергіні теңестіру арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. Симметриялық сигналдарды (бірдей амплитудалы, бірақ әр аяқта қарама-қарсы полярлық) тасымалдайтын желілер көбінесе қате түрде "теңгерімді" деп аталады, бірақ бұл шын мәнінде дифференциалдық сигнал беру. Теңгерімді желілер мен дифференциалдық сигнал беру жиі бірге қолданылады, бірақ олар бірдей емес. Дифференциалдық сигнал беру желіні теңгерімді етпейді, сондай-ақ теңгерімді кабельдердегі шуды жою үшін дифференциалдық сигнал беру міндетті емес.
In telecommunications and professional audio, a balanced line or balanced signal pair is an electrical circuit consisting of two conductors of the same type, both of which have equal impedances along their lengths, to ground, and to other circuits. The primary advantage of the balanced line format is good rejection of common mode noise and interference when fed to a differential device such as a transformer or differential amplifier. As prevalent in sound recording and reproduction, balanced lines are referred to as balanced audio. A common form of balanced line is twin lead, used for radio frequency communications. Also common is twisted pair, used for traditional telephone, professional audio, or for data communications. They are to be contrasted to unbalanced lines, such as coaxial cable, which is designed to have its return conductor connected to ground, or circuits whose return conductor actually is ground (see earth return telegraph). Balanced and unbalanced circuits can be interfaced using a device called a balun. Circuits driving balanced lines must themselves be balanced to maintain the benefits of balance. This may be achieved by transformer coupling (repeating coils) or by merely balancing the impedance in each conductor. Lines carrying symmetric signals (those with equal amplitudes but opposite polarities on each leg) are often incorrectly referred to as "balanced", but this is actually differential signalling. Balanced lines and differential signalling are often used together, but they are not the same thing. Differential signalling does not make a line balanced, nor does noise rejection in balanced cables require differential signalling.
Түсіндірме
Сигналды теңгерілген желі арқылы беру сыртқы шашыраңқы электр өрістерінен туындайтын шудың немесе кедергілердің әсерін азайтады. Кез келген сыртқы сигнал көздері желіде ортақ режимдегі сигналды ғана тудыруға бейім, ал жерге теңдестірілген кедерістер шашыраңқы электр өрістерінен туындайтын дифференциалдық қабылдауды азайтады. Өткізгіштер кейде бір-бірімен бұралып, әрбір өткізгіштің кез келген сыртқы магнит өрісіне тең дәрежеде әсер етуін қамтамасыз етеді, бұл қажетсіз шуды тудырудан сақтайды. Кейбір теңгерілген желілерде шу мөлшерін азайту үшін электростатикалық қорғаныс қолданылады. Кабель көбінесе фольгамен, мыс сыммен немесе мыс тоқымамен оралады. Бұл қорғаныс радиожиіліктік кедергілерге қарсы иммунитетті қамтамасыз етеді, бірақ магниттік өрістерге қарсы иммунитетті қамтамасыз етпейді. Кейбір теңгерілген желілер магниттік өрістерге қарсы иммунитет беру үшін 4 өткізгішті жұлдыз тәрізді төртбұрышты кабельді пайдаланады. Кабельдің геометриясы магниттік өрістердің теңгерілген тізбектің екі тармағына да тең кедергі келтіретінін қамтамасыз етеді. Бұл теңгерілген кедергі – трансформатор немесе теңгерілген дифференциалдық қабылдағышпен оңай жойылатын ортақ режимдегі сигнал. Теңгерілген желі дифференциалдық қабылдағышқа ортақ режимдегі кедергілерді қабылдамау арқылы қосылымдағы шуды азайтуға мүмкіндік береді. Желілердің жерге қатысты кедерісі бірдей болғандықтан, кедергілі өрістер немесе тоқтар екі сымда да бірдей кернеуді тудырады. Қабылдағыш тек сымдар арасындағы айырмашылыққа жауап беретіндіктен, оған индукцияланған шу кернеуінің әсері болмайды. Егер теңгерілген желі теңгерімсіз тізбекте қолданылса, әр өткізгіштен жерге дейінгі кедері әртүрлі болса, жеке өткізгіштерде индукцияланған тоқтар жерге әртүрлі кернеу түсіруіне себеп болады, осылайша кернеу айырмашылығы туындайды, бұл желіні шуға осал етеді. Бұрылған жұптардың мысалы ретінде 5-санаттағы кабельді келтіруге болады. Теңгерімсіз желілермен салыстырғанда, теңгерілген желілер бірдей қашықтықтағы шу мөлшерін азайтады, бұл ұзақ кабельді пайдалануға мүмкіндік береді. Өйткені электромагниттік кедергі екі сигналға да бірдей әсер етеді. Екі сигнал арасындағы ұқсастықтар тарату жолының соңында бір сигнал екіншісінен алынғанда автоматты түрде жойылады.
Телефон жүйелері
Баланс желілерін алғаш рет телефон желілеріне қолданды. Телеграф жүйесіне (негізінен ол сандық) аса маңызды емес кедергілер телефон пайдаланушы үшін өте мазасыздық тудыруы мүмкін. Бастапқы форматта екі сымды, теңгерімсіз телеграф желісін алып, оларды жұп ретінде пайдалану көзделді. Бірақ, бұл электр қуатын берудің дамуымен, олардың бірдей маршруттарды пайдалануына байланысты жеткіліксіз болып шықты. Электр желісімен бірнеше шақырым қатарласа жүретін телефон желісінің бір тармағында екіншісіне қарағанда көбірек кедергі пайда болады, себебі олардың біреуі электр желісіне жақын болады. Бұл мәселені шешу үшін екі тармақтың орнын бірнеше жүз метр сайын қиыстырып алмастыру арқылы, екі тармаққа да бірдей кедергі түсуі қамтамасыз етілді, соның нәтижесінде ортақ режимді жою жұмыс істеді. Телефон жүйесінің өсуімен, кеңістікті үнемдеу және жаман ауа-райында нашар жұмыс істеуін болдырмау үшін ашық сымдардың орнына кабельдерді пайдалану тиімдірек болды. Теңдестірілген телефон кабельдері үшін бұрылып өрілген жұп кабельдер қолданылды, алайда, қайталайтын күшейткіштер пайда болғанға дейін бұл кеңінен таралған жоқ. Күшейткішсіз телефон желісі үшін бұрылып өрілген жұп кабельдің максималды ұзындығы 30 км-ді құрады. Ал ашық сымдар, төмен сыйымдылығының арқасында, өте ұзын қашықтықтарға қолданылды – ең ұзыны 1893 жылы салынған Нью-Йорк пен Чикаго арасындағы 1500 км болатын. Кабельдермен қол жетімді қашықтықты арттыру үшін жүктемелік орамдар қолданылды, бірақ бұл мәселе 1912 жылы күшейткіштер орнатыла бастағанға дейін толық шешілмеді. Бұрылып өрілген жұптық теңдестірілген желілер әлі де абоненттердің үйлерін тиісті коммутаторлармен байланыстыратын жергілікті желілерде кеңінен қолданылады. Симметриялық дифференциалдық сигналдар өткізу қабілетімен байланысты және кедергілерді жою үшін қажет емес.
Баллон
Теңгерімделген және теңгерімсіз желілерді қосу үшін балун қажет. Мысалы, балундарды 300 фут (91 м) ұзындығындағы теңгерімді 5-санатты кабель арқылы коаксиалды кабельмен (теңгерімсіз) жоғары сапалы аудио немесе E1 деңгейіндегі сигналдарды жіберу үшін пайдалануға болады, осы үшін CAT5 желісінің екі шетінде бір жұп балундар қолданылады. Сигнал теңгерімді желі арқылы өтетін кезде шу пайда болып, сигналға қосылады. CAT5 желісінің кедергісі мұқият теңгерілгендіктен, шу екі өткізгіште де бірдей (ортақ режимдегі) кернеуді тудырады. Қабылдаушы жағында балун екі өткізгіш арасындағы кернеу айырмашылығына ғана сезінеді, осылайша жол бойында жиналған шуды жояды және бастапқы сигналды өзгеріссіз қалдырады. Радиожиілікті балунның бұрынғы кең таралған қолданылуы теледидар қабылдағышының антенналық ұштарында кездесетін. Әдетте, 300 Ом теңгерімді екі сымды антенналық кірісін кабельдік теледидар жүйесінен келген коаксиалды кабельге тек балун арқылы ғана қосуға болады.
Характерлік импеданс
Тасымалдау желісінің сипаттамалық кедергісі жоғары жиіліктегі жұмыс кезінде маңызды параметр болып табылады. Параллельді 2 сымдық тасымалдау желісі үшін,
мұндағы – сым орталықтары арасындағы қашықтықтың жартысы, – сым радиусы, ал және – қоршаған ортаның өтімділігі және диэлектрлік өтімділігі. Сым аралығы сым радиусынан әлдеқайда үлкен болғанда және магниттік материалдар болмағанда қолданылатын жиі қолданылатын жуықтау:
мұндағы – қоршаған ортаның салыстырмалы диэлектрлік өтімділігі.
Электр желілері
Электр қуатын беруде үш фазалы қуатты беру үшін қолданылатын үш өткізгіш, үш желілік кернеудің мизгелдік қосындысы шамамен нөлге тең болғандықтан, теңгерімді желі деп аталады. Дегенмен, бұл саладагы тепе-теңдік көз бен жүктеменің симметриясын білдіреді: ол телекоммуникациядағыдай желінің кедергілік тепе-теңдігімен ешқандай қатысы жоқ. Темір жол электрлендіруінде қолданылатын бір фазалы электр қуатын беру үшін екі өткізгіш қолданылады, олар желінің теңгерімді болуын қамтамасыз ету үшін бір фазадағы және кері фазадағы кернеулерді тасымалдайды. Әр полюсі жерге қарай бірдей кернеумен жұмыс істейтін екі полюсті HVDC желілері де теңгерімді желілер болып табылады.