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        [音頻線 ] Twisted pair雙絞線是如何工作的?(下)

        P:2021-07-28 09:40:20

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        轉錄自 日升電子公眾號

        https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4NTM4NTQ2MA==&mid=2247483702&idx=1&sn=b0b997303109c3ad6b1ff456db2b6945&chksm=ebedb6addc9a3fbbc1132f62631fd834c60ea7c58ab1e14b5226d15cf0c019f9f067e22a0395&token=1280995751&lang=zh_CN#rd

        從麥克風線/ Cat5 宏觀的來看雙絞線家族2大誤區

        圖片

        誤區1:總是需要屏蔽?

        不見得!在以太網絡線當中分成了UTP/STP兩大類

        UTP所表示的就是UNSHIELDTWISTED PAIR無屏蔽的雙絞線,

        STP就是SHIELD TWISTED PAIR有屏蔽的雙絞線了

        所以沒有屏蔽的雙絞線可以工作這是不爭的事實

        例如安防常見的雙絞線視頻轉換器也是經常使用UTP線纜

        但是面對復雜的弱電環境與極微小的信號時

        能夠有預算進行有屏蔽的系統建置將是較好的

         

        舉例:當你用94Dbspl/1pasm58話筒進行換能后只得到

        –54.5 dBV/Pa (1.85 mV)

        此信號極度微弱!

        此時,如果能有屏蔽保護,先濾掉部分電磁波當然是較好的選擇!

         

        誤區2:沒有屏蔽那代表不需要參考信號接地嗎?

        看狀況!

        接收端本身電路就會有一個信號地,

        平衡式信號,由于信號對襯,只需要對接收端輸入就可以得到一個零電位的點,

        這個點可以透過變壓器等其他方式實踐

        所以不見得需要,這個在目前監控視頻傳輸的雙絞線對上可以得到應證

         

        另外當電源系統的PE保護接地

        兩端設備都接的狀況下,此時信號地線建議要做單端懸空,提供屏蔽,但不連接成為參考信號接地,以免造成接地環路!

        圖片

        引用圖片來自于

        https://www.siemon.com/us/standards/Screened_and_Shielded_Guide_4_Ground_Loops.asp

        用以說明電源系統的PE保護接地+信號接地,所構成的接地環路

         

        兩個必須接上信號地(屏蔽層)的狀況:

        1.但是當發送端或接收端是處于懸空未透過PE保護接地接地的狀況下

        則有需要將其參考地接上!

        例如:動圈式話筒

        2.另外由于幻象電源的供應,也必須對于麥克風端進行參考地的搭建

        例如:電容式話筒

         

         

        非平衡信號直接用雙絞線傳輸呢?

        非平衡要變平衡信號,只有兩個路徑,1.電路 2.變壓器

        圖片

        引用圖片來自于

        http://www.epanorama.net/newepa/wp-content/uploads/2013/10/Balun_DSCF1889.jpg

        是監控用視頻的線圈變壓器,將非平衡轉成平衡式的BALUN繞線方式

         

        沒透過這兩個,在怎么傳都是非平衡,用雙絞線也無濟于事

        所以下面我們要講的是: 平衡的兩點一線

         

         

        平衡的兩點一線

        要做平衡式傳輸,要兩個設備都是平衡

        線纜要雙絞線

        才能完全的平衡”,否則任何一點的破壞都是讓系統變成非平衡

         

        舉個例子:

        學生可能會拿到一些低檔的麥克風,雖然是XLR接頭

        但是,沒有變壓器,出來的信號卻不是平衡的,

        這樣的話筒,做長距離傳輸就非常容易被干擾

         

        而線纜沒有對絞,在干擾源非常遠之下,基本上受到干擾是等量的

        但是干擾源非常近之下,受到的干擾將是不等的

         

        接收端,如果把平衡式改成了TS大二蕊輸入到調音臺,也是破壞了平衡結構

        所以在使用專業調音臺情況下,LINE IN如果是來源或接收端都能吃平衡式的信號,請務必使用TRS 大三蕊連接器!

         

         

         

         

        Twisted pair的額外好處

        透過了雙絞線對,來抵抗外界的干擾,讓信號在接收端能較好的還原

        另外雙絞線也是相對環保的一種設計

        對外的EMI干擾也能夠降低


         圖片

        圖片來自于:

        http://support.sbg-systems.com/customer/en/portal/articles/1408684-magnetic-fields-and-disturbances

        方塊處為EMI偵測處,同樣信號下,單根電流 /雙向電流/對絞雙向電流時,以對絞雙向電流為最低!

         

        Twisted pair的短板

        • 成本較高:

        單一線對的雙絞線,相對于同軸線,會多用一股線制作,而且捻入對絞又額外

        增加材料的使用

        • 每單位長度的電阻略高:

        因為對絞的捻入率關系,一般來說高密度的雙絞線,會比一般無對絞的多浪費10%的材料,所以每單位長度的電阻略高:

         

        • 多線對并排的雙絞線,則會因為對絞相同而彼此互擾.串音


        圖片來自于:http://www.etcs.ipfw.edu/~lin/cpet355/S2004/Lab2_files/image009.gif

        說明以太網絡現在測是橘色線對向藍色線對的近端串擾( (NEXT)與遠程串擾(FEXT)

         

        這啥概念呢?

         

        就是以前我們打座機電話,會聽到隔壁也有人在講電話,從電路串音過來

        因此需要使用不同絞距的技術來處理,使其行進同樣頻率時,在線纜上面跑的信號,在距離上有些些微的落差,進而降低串音問題

         圖片

        圖片中,您可以看到每對網絡線的密度不一樣

        這是在不加屏蔽的狀況下,一個最省成本也最快的解決手法!

        但是這就造成了….skewdelay!(延遲斜率)

         圖片

        在以太網絡上,將讓每一線對數據到達時間有所落差

        以太網絡規范允許一定程度的延遲,cat5e 100m允許50ns

         

        讓我們展開skew delay延遲斜率問題:

        skew delay 是問題嗎?

        !尤其針對一層協議!

        指的是那些只用以太網絡線,接頭,卻不用以太網協議的傳輸協議

        例如:

        音頻上常見的:

        MADI over NETWORK CABLE

        AES50

        * MADI一般認知傳輸是透過光纖或同軸線,但是Soundcraft ViSi 上提供了擴充卡,MADI可以透過以太網線傳輸,此處稱為MADI over NETWORK CABLE

         

         

        視頻上常見的:

        VGA透過以太網絡線模擬傳輸

         

        由于以太網線整條線纜允許的延遲是100M達到555NS

        允許的”skew delay100M達到50NS

        簡單點說:延遲最大的線對與最小的線對間,可能有約10%的落差

         

        類似的狀況,在傳統VGA雙絞線傳輸上,就會導致較長的線對,會有傳輸影像滯后的狀況,明顯的特定顏色圖場滯后


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        另外的狀況就是發生在MADIover NETWORK CABLE 還有AES50

        由于這兩個協議,利用線對跑不同信號與時鐘,

        如此一來,會造成封包與時間碼無法對齊

         圖片

        經過實驗證明:

        同樣導體粗細的CAT6網絡線

        如果依照以太網絡規范范圍,SKEW DEALY保持在45NS@100M

        MADI over NETWORK CABLE 還有AES50 的穩定運行距離分別大約只有

        90M110M左右



        當調整線纜的延遲,SKEW DEALY保持在2~3NS@100M

        MADI over NETWORK CABLE 還有AES50 的穩定運行距離將分別放大到

        120M160M左右

        由此可證明線對延遲在一層協議上是必須注意的嚴重問題!

         

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        延伸閱讀

        http://support.sbg-systems.com/customer/en/portal/articles/1408684-magnetic-fields-and-disturbances



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        P:2022-03-25 14:34:30

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        謝謝分享!

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