轉錄自 日升電子公眾號

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從麥克風線/ Cat5 宏觀的來看雙絞線家族2大誤區

誤區1:總是需要屏蔽嗎?

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,

而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/1pa讓sm58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!

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

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,在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)值

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)

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,如cat5e 100m允許50ns

讓我們展開skew delay延遲斜率問題:

skew delay 是問題嗎?

是!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 在ViSi 上提供了擴充卡,讓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 delay”在100M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

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

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,讓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

90M與110M左右

當調整線纜的延遲,讓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

120M與160M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!

延伸閱讀

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