Передача потенциальных сигналов (в виде напряжения)

«0» – линия питания, относительно которой формируется напряжение питания, а также выходной сигнал.

Вариант 1

Ноль прибора гальванически соединён с корпусом прибора (напрямую), при этом из-за разности потенциалов возникают циркулирующие токи.

Вариант 2

Ноль прибора гальванически соединён с корпусом прибора через RC.

Сопротивление R зависит от зоны использования. R~1÷3 Ом (для постоянных наводок); с~0,01 мкФ (для импульсных наводок).

Вариант 1 имеет недостатки:

Если корпус прибора имеет некачественные (с высоким омическим сопротивлением) или не имеет его вообще, то при воздействии электромагнитной помехи на корпусе (нуле) возникает наводка (помеха). Таким образом, первый вариант имеет низкую помехозащищенность.

Вариант 2 имеет более высокую помехозащищенность, поскольку ноль прибора экранирован от воздействия помехи корпусом прибора.

Защита сигналов осуществляется следующими способами:

- экранировка (применение экранированного кабеля). Такой метод защиты применяется, когда ноль прибора соединён с корпусом напрямую (вариант 1).

- передача по двухжильной линии связи (две линии в одном экране)

В первом методе возникает ток I, который и создает наводки и помехи на полезный сигнал. Во втором методе величина постоянного тока более ограничена сопротивлением R и будет в 1 млн. раз меньше, т.е. пренебрежимо мала. Одна жила используется для передачи сигнала, а вторая – для передачи нуля. Экранная оплётка используется только в качестве экрана (т. е. защищает от внешних электромагнитных полей)

- передача сигналов по дифференциальной линии связи

Дифференциальная линия связи представляет собой две сигнальные линии (линию А и В). Сигнал передаётся в виде разности потенциалов . В аналоговых схемах инвертирование – это изменение изначального знака сигнала (+1В –1В)

По линии А передается сигнал такой, какой он есть. По линии В передается сигнал, инверсный входному сигналу (сигнал с противоположным знаком). Помеха наводится на обе линии одинаково, т.е. с одним и тем же знаком. Если сигнал с линии В проинвертировать ещё раз, то помеха тоже проинвертируется, т.е. изменит свой знак на противоположный (при сохранении фона, частоты, амплитуда и т.п.). Если сложить прямой (первичный) сигнал линии А с дважды проинвертированным сигналом линии В, то помеха самокомпенсируется. В итоге наблюдается автоматическая фильтрация от помех.

Реализация дифференциальной линии связи:

Для аналоговых сигналов (сигналов, несущих потенциал) реализация происходит с помощью специальной аналоговой схемы. Для передачи импульсных сигналов можно использовать дифференциальный трансформатор с встречным включением вторичных обмоток.

Недостаток данного метода в том, что трансформатор работает в ограниченном диапазоне частот. Для передачи постоянного напряжения и сигналов в широком диапазоне частот используется схема на операционных усилителях. Дифференциальный метод передачи сигналов используется в промышленных интерфейсах, таких как RS 485 и RS 422.

Вторым недостатком служит то, что любая линия связи имеет омическое сопротивление, следовательно, на линии связи возникает падение напряжение, что в свою очередь ведёт к . Данную потерю компенсировать нельзя, т.к. сопротивление линии связи неизвестно.