雙絞線的作用是使外部干擾在兩根導(dǎo)線上產(chǎn)生相同的噪聲(在專業(yè)領(lǐng)域,將無用信號(hào)稱為噪聲),從而從后續(xù)的差分電路中提取有用信號(hào)。
差分線路是一種減法線路,兩個(gè)輸入端相同的信號(hào)(共模信號(hào))相互抵消(m-n),相反的信號(hào)相當(dāng)于x-(-y),得到加強(qiáng)。理論上,m=n、x=y在雙絞線和差分電路中相當(dāng)于完全消除干擾信號(hào),有用信號(hào)加倍,但在實(shí)際運(yùn)行中存在一定差異。
雙絞線有一個(gè)扭絞周期的長(zhǎng)度,叫節(jié)距;節(jié)距越小(扭曲線越密),抗干擾能力越強(qiáng);一般由OEM要求絞線的節(jié)距。
雙絞線性能指標(biāo)。
絞線的屏蔽功能和屏蔽線相比是什么?其實(shí)效果差不了多少。在很多汽車線束中,很多屏蔽線都是過度設(shè)計(jì)的。
從VAVE(價(jià)值分析和價(jià)值工程)的角度來看,其實(shí)很多屏蔽線都可以換成絞線,比如汽車上常見的ABS傳感器線。屏蔽線外多了一層護(hù)套,對(duì)屏蔽線的耐磨有更好的耐磨保護(hù)效果。同時(shí),有些屏蔽線加入鋁箔或編織金屬層,這是不可比擬的。
若設(shè)計(jì)初期,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能多了解一些原理或基礎(chǔ)知識(shí),就能很好地節(jié)約線束成本。與最初設(shè)計(jì)定義的成本相比,還是占了大頭。
當(dāng)然,對(duì)于絞線,用戶最關(guān)心的是幾個(gè)表現(xiàn)性能的指標(biāo)。這些指標(biāo)包括衰減、近端干擾、阻抗特性、分布電容器、DC電阻等。
1、衰減。
衰減是沿著鏈路的信號(hào)損失量。
衰減與電纜的長(zhǎng)度有關(guān),隨著長(zhǎng)度的增加,信號(hào)衰減也會(huì)增加。衰減以db為單位,表示從源到接收端的信號(hào)強(qiáng)度的比率。因?yàn)樗p隨著頻率的變化而變化,所以應(yīng)該測(cè)量應(yīng)用范圍內(nèi)所有頻率的衰減。
2、近端串?dāng)_。
串?dāng)_分為近端串?dāng)_和遠(yuǎn)端串?dāng)_。測(cè)試儀主要測(cè)量NEXT。由于線路損耗,F(xiàn)EXT的測(cè)量值影響較小。
近端串?dāng)_(NEXT)損耗是測(cè)量從一對(duì)線到另一對(duì)線的信號(hào)耦合。
NEXT是非屏蔽雙絞線鏈路的關(guān)鍵性能指標(biāo),也是最難準(zhǔn)確測(cè)量的指標(biāo)。隨著信號(hào)頻率的增加,測(cè)量難度會(huì)增加。
NEXT并不代表近端點(diǎn)產(chǎn)生的串?dāng)_值,而是代表近端點(diǎn)測(cè)量的串?dāng)_值。這個(gè)值會(huì)隨著電纜長(zhǎng)度的不同而變化。電纜越長(zhǎng),值越小。同時(shí),發(fā)送端的信號(hào)也會(huì)衰減,其他線對(duì)的串?dāng)_也會(huì)相對(duì)減少。
實(shí)驗(yàn)證明,只有40米以內(nèi)測(cè)量的NEXT是真實(shí)的。如果另一端是遠(yuǎn)離40米的信息插座,會(huì)產(chǎn)生一定程度的串?dāng)_,但測(cè)試儀可能無法測(cè)量串?dāng)_值。因此,最好在兩個(gè)端點(diǎn)進(jìn)行NEXT測(cè)量。
大多數(shù)測(cè)試儀都配備了相應(yīng)的設(shè)備,以便在鏈路的一端測(cè)量?jī)啥说腘EXT值。
3、直流電阻。
DC環(huán)電阻消耗部分信號(hào),并將其轉(zhuǎn)化為熱量。指一對(duì)導(dǎo)線電阻的總和,11801規(guī)格的雙絞線DC電阻不得大于19.2歐姆。每對(duì)間的差異不應(yīng)太大(小于0.1歐姆),否則表明接觸不良,必須檢查連接點(diǎn)。
4、特性阻力。
與環(huán)形DC電阻不同,特性阻抗包括電阻和頻率為1~100兆赫的電感阻抗和電容阻抗,這與一對(duì)電線的距離和絕緣體的電氣性能有關(guān)。各種電纜具有不同的特性阻抗,而雙絞線電纜有100歐姆、120歐姆和150歐姆。
5、衰減串?dāng)_比。
串?dāng)_與衰減的比例關(guān)系是反映電纜性能的另一個(gè)重要參數(shù)。
有時(shí)候,ACR也用信噪比(SNR:Signal-Noiceratio)來表示,它是根據(jù)衰減量和NEXT量之間的差值來計(jì)算的。ACR值較大,抗干擾能力較強(qiáng)。普通系統(tǒng)要求至少10分貝。
6、電纜特性。
通信渠道的質(zhì)量由其電纜特性描述。
SNR是考慮干擾信號(hào)時(shí)數(shù)據(jù)信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量。如果SNR太低,接收器無法區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)和噪聲信號(hào),最終導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。
為了將數(shù)據(jù)錯(cuò)誤限制在一定范圍內(nèi),必須定義最小的可接收SNR。絞線一般用于線束中的發(fā)動(dòng)機(jī)艙和氣囊線。氣囊是生命線,線束密集,干擾大。因此,氣囊線和發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的線束對(duì)信號(hào)屏蔽有一定的要求。
構(gòu)成絞線的單線多而細(xì),不僅提高了電線電纜的柔軟性,還提高了線路連接的可靠性。有些電線電纜的導(dǎo)體不需要大截面,但也采用絞線形式,以獲得更好的柔軟性和高可靠性。
一般情況下,節(jié)距比越小,柔軟性越好;單線之間的間隙越小,即絞合越緊;而且節(jié)距和單線在一個(gè)節(jié)距上的實(shí)際長(zhǎng)度相差越大,同樣長(zhǎng)度的絞線使用的單線長(zhǎng)度也越長(zhǎng)。