Введение
Механизм передачи сигнала по проводам. Одноконтурная сигнализация – это самый простой и наиболее часто используемый метод передачи электрических сигналов по проводам. Один проводник передает изменяющееся напряжение, представляющее сигнал, а другой проводник подключен к опорному напряжению, обычно к земле. Основной альтернативой одноконтурной сигнализации является дифференциальная сигнализация, при которой два проводника передают сигналы равной величины, но с противоположной электрической полярностью. Одноконтурная сигнализация дешевле в реализации, чем дифференциальная, но имеет существенный недостаток: одноконтурной системе требуется напряжение питания, равное максимальной амплитуде принимаемого сигнала, в то время как дифференциальной системе требуется напряжение, равное половине амплитуды сигнала. Таким образом, при заданном напряжении питания дифференциальная система генерирует сигналы в два раза большей амплитуды и, следовательно, обладает в два раза лучшей помехоустойчивостью (соотношение сигнал/шум на 6 дБ выше), чем одноконтурная система. Главное преимущество одноконтурной сигнализации перед дифференциальной заключается в том, что для передачи нескольких сигналов требуется меньше проводов. Если имеется n сигналов, то необходимо n+1 проводников: по одному на каждый сигнал и один для земли, в то время как дифференциальная сигнализация требует как минимум 2n проводников. Недостатком одноконтурных систем с общим возвратом является то, что токи возврата для всех сигналов используют один и тот же проводник (даже если используются отдельные заземляющие провода, заземления неизбежно соединены друг с другом на обоих концах), что иногда может вызывать взаимные помехи (наводки) между сигналами.
Single ended signaling is the simplest and most commonly used method of transmitting electrical signals over wires. One wire carries a varying voltage that represents the signal, while the other wire is connected to a reference voltage, usually ground. The main alternative to single ended signaling is called differential signaling where the two conductors carry signals equal in magnitude but of opposite electric polarity. Single ended signaling is less expensive to implement than differential, but it has a distinct disadvantage: a single ended system requires a power supply voltage equal to the maximum amplitude of the signal to be received whereas a differential system only requires a voltage half of the signal amplitude to be received. For a given power supply voltage then, a differential system produces signals of twice the amplitude and therefore has twice as good noise immunity (6 dB higher signal to noise ratio) as a single ended system. The main advantage of single ended over differential signaling is that fewer wires are needed to transmit multiple signals. If there are n signals, then there are n+1 wires, one for each signal and one for ground, while differential signaling uses at least 2n wires. A disadvantage of single ended systems that utilize a common return is that the return currents for all the signals use the same conductor (even if separate ground wires are used, the grounds are inevitably connected together at each end), and this can sometimes cause interference (crosstalk) between the signals.
Пример
Широко используемая система RS 232 является примером односторонней передачи сигналов, в которой для представления сигнала используются значения ±12 В, а значения ниже ±3 В – для обозначения его отсутствия. Высокие уровни напряжения обеспечивают некоторую устойчивость сигналов к шумам, поскольку немногие естественные сигналы способны создавать напряжение такой величины. Также преимуществом является необходимость в одном проводе на сигнал. Однако существует и серьезный недостаток: такая система не позволяет достичь высоких скоростей передачи данных. Эффекты емкости и индуктивности, подавляющие высокочастотные сигналы, ограничивают скорость. Исторически электрический телеграф использовал одностороннюю передачу сигналов с заземлением в качестве обратной цепи, что полностью исключало необходимость в отдельном возвратном проводнике и значительно снижало стоимость линий связи большой протяженности. Телеграф является самым ранним примером использования односторонней линии передачи, но в настоящее время устарел.