Dengeli çizgi - Balanced line

Olarak telekomünikasyon ve profesyonel ses , bir dengeli hat ya da dengeli bir sinyal çiftinin a, iletim hattı eşit olması, her biri, aynı türden iki iletkenli, aşağıdakilerden oluşan empedansları uzunlukları ve eşit empedansları boyunca toprak ve diğer devrelere. Dengeli hat formatının başlıca avantajı, bir transformatör veya diferansiyel amplifikatör gibi bir diferansiyel cihaza beslendiğinde ortak mod gürültüsünü ve paraziti iyi bir şekilde reddetmesidir . Dengeli bir hat ortak formlarıdır çift kurşun radyo frekans sinyalleri ve kullanılan, bükülü düşük frekanslar için kullanılabilir. Bunlar tezat edilecek dengesiz hatları gibi, eş-eksenli kablo dönüş iletkeni bağlı sahip olacak şekilde tasarlanmıştır, zemin bir dönüş iletkeni aslında öğütülür veya devreler. Dengeli ve dengesiz devreler , balun adı verilen bir cihaz kullanılarak birbirine bağlanabilir .

Dengeli hatlar süren devreler, dengenin faydalarını korumak için kendileri dengelenmelidir. Bu, transformatör kuplajıyla veya sadece her iletkendeki empedansın dengelenmesiyle sağlanabilir .

Simetrik sinyaller taşıyan hatlar (her bir bacakta eşit genliğe sahip ancak zıt kutuplara sahip olanlar) genellikle yanlış bir şekilde "dengeli" olarak adlandırılır, ancak bu aslında diferansiyel sinyalleşmedir . Dengeli hatlar ve diferansiyel sinyal genellikle birlikte kullanılır, ancak aynı şey değildir. Diferansiyel sinyalleme, bir hattı dengeli yapmaz ve dengeli kablolarda gürültü reddi, diferansiyel sinyalleme gerektirmez.

Açıklama

Şekil 1. Bükümlü çift formatında dengeli çizgi. Bu hat, 2 telli devrelerle kullanılmak üzere tasarlanmıştır.
Şekil 2. Yıldız dörtlü formatında dengeli çizgi. Bu hat, 4 telli devreler veya iki 2 telli devre ile kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Profesyonel seste mikrofon sinyalleriyle de kullanılır .
Şekil 3. DM dörtlü formatında dengeli hat. Bu hat, 4 telli devreler veya iki 2 telli devre ile kullanılmak üzere tasarlanmıştır.
Şekil 4. İkiz uç formatında dengeli hat. Bu hat, RF devreleri, özellikle antenler ile kullanılmak üzere tasarlanmıştır.

Bir sinyalin dengeli bir hat üzerinden iletilmesi, harici kaçak elektrik alanlarından kaynaklanan gürültü veya parazitin etkisini azaltır. Herhangi bir harici sinyal kaynağı , hat üzerinde yalnızca ortak mod sinyalini indükleme eğilimindedir ve toprağa dengeli empedanslar , başıboş elektrik alanlarından kaynaklanan diferansiyel başlatmayı en aza indirir. İletkenler bazen her bir iletkenin istenmeyen gürültüye neden olabilecek harici manyetik alanlara eşit şekilde maruz kalmasını sağlamak için birlikte bükülür .

Bazı dengeli hatlar , ortaya çıkan gürültü miktarını azaltmak için elektrostatik korumaya da sahiptir . Kablo genellikle folyo, bakır tel veya bakır örgü ile sarılır. Bu kalkan, RF girişimine karşı bağışıklık sağlar, ancak manyetik alanlara karşı bağışıklık sağlamaz.

Bazı dengeli hatlar , manyetik alanlara karşı bağışıklık sağlamak için 4 iletkenli yıldız dörtlü kablo kullanır. Kablonun geometrisi, manyetik alanların dengeli devrenin her iki ayağında eşit girişime neden olmasını sağlar. Bu dengeli parazit, bir transformatör veya dengeli diferansiyel alıcı tarafından kolayca kaldırılabilen ortak modlu bir sinyaldir.

Dengeli bir hat, diferansiyel alıcının ortak mod girişimini reddederek bağlantıdaki gürültüyü azaltmasına olanak tanır . Hatlar toprağa aynı empedansa sahiptir, bu nedenle girişim yapan alanlar veya akımlar her iki kabloda da aynı voltajı indükler. Alıcı sadece teller arasındaki farka tepki verdiği için indüklenen gürültü voltajından etkilenmez. Dengesiz bir devrede, her iletkenden toprağa farklı empedanslara sahip dengeli bir hat kullanılırsa, ayrı iletkenlerde indüklenen akımlar, toprağa farklı voltaj düşüşlerine neden olacak ve böylece bir voltaj farkı oluşturarak hattı gürültüye daha duyarlı hale getirecektir. Bükümlü çift örnekleri arasında kategori 5 kablo bulunur .

Dengesiz hatlarla karşılaştırıldığında , dengeli hatlar mesafe başına gürültü miktarını azaltarak daha uzun bir kablo döşemesinin pratik olmasını sağlar. Bunun nedeni, elektromanyetik girişimin her iki sinyali de aynı şekilde etkilemesidir. İki sinyal arasındaki benzerlikler, bir sinyal diğerinden çıkarıldığında iletim yolunun sonunda otomatik olarak kaldırılır.

telefon sistemleri

Dengeli hatlar için ilk uygulama telefon hatları içindi. Bir telgraf sisteminde (aslında dijital olan) çok az etkisi olan parazit, bir telefon kullanıcısı için çok rahatsız edici olabilir. İlk format, iki tek telli dengesiz telgraf hattını almak ve bunları bir çift olarak kullanmaktı. Ancak bu, aynı yolları kullanma eğiliminde olan elektrik enerjisi iletiminin büyümesiyle yetersiz kaldı. Bir elektrik hattının yanında kilometrelerce uzanan bir telefon hattı, kaçınılmaz olarak, biri elektrik hattına daha yakın olacağından, bir bacağında diğerinden daha fazla parazite neden olacaktır. Bu sorun, her birkaç yüz yarda bir çaprazlama ile iki bacağın pozisyonları değiştirilerek, böylece her iki bacağın da eşit parazit indüklenmesi sağlanarak ve ortak mod reddinin işini yapmasına izin verilerek ele alındı. Telefon sistemi büyüdükçe, yerden tasarruf etmek ve ayrıca kötü hava koşullarında düşük performanstan kaçınmak için açık kablolar yerine kablo kullanmak tercih edilir hale geldi. Dengeli telefon kabloları için kullanılan kablo yapısı bükümlü çifttir ; ancak bu, tekrarlayıcı amplifikatörler kullanıma sunulana kadar yaygınlaşmadı. Güçlendirilmemiş bir telefon hattı için, bükümlü bir çift kablo yalnızca maksimum 30 km'lik bir mesafeyi yönetebilir. Açık teller ise düşük kapasitanslarıyla çok büyük mesafeler için kullanılmıştı - en uzunu 1893'te New York'tan Chicago'ya yapılan 1500 km'ydi. Kablo ile elde edilebilecek mesafeyi artırmak için yükleme bobinleri kullanıldı, ancak sorun şuydu: 1912'de amplifikatörler kurulmaya başlayana kadar nihai olarak üstesinden gelinemez. Bükümlü çift dengeli hatlar, her abonenin tesislerini kendi santrallerine bağlayan hatlar olan yerel döngüler için hala yaygın olarak kullanılmaktadır .

Telefon ana hatları ve özellikle frekans bölmeli çoğullama taşıyıcı sistemleri, genellikle 2 telli devreler yerine 4 telli devrelerdir (veya en azından fiber optik yaygınlaşmadan önceydiler) ve farklı türde bir kablo gerektirir. Bu format, iletkenlerin, biri gönderme (git) sinyali ve diğeri dönüş sinyali için olmak üzere iki çift halinde düzenlenmesini gerektirir. Bu tür iletimde en büyük parazit kaynağı genellikle gidiş ve dönüş devrelerinin kendileri arasındaki karışmadır. En yaygın kablo formatı, çapraz olarak zıt iletkenlerin çiftleri oluşturduğu yıldız dörtlüdür . Bu geometri, iki çift arasında maksimum ortak mod reddi sağlar. Alternatif bir format, farklı hatvelerde bükümlü iki bükümlü çiftten oluşan DM (Dieselhorst-Martin) dörtlüdür.

ses sistemleri

Şekil 5. Yıldız dörtlü kabloya bağlı mikrofonlar , dengeyi sağlamak için taban tabana zıt iletkenleri birleştirir. Bu, 4 telli devrelerdeki kullanımdan farklıdır. Bu diyagramdaki renkler, şekil 2'deki renklendirmeye karşılık gelir.

Dengeli hatlara bir örnek, profesyonel sistemlerde mikrofonların bir miksere bağlanmasıdır . Klasik olarak, hem dinamik hem de yoğunlaştırıcı mikrofonlar , diferansiyel mod sinyali sağlamak için transformatörler kullandı . Modern dinamik mikrofonların büyük çoğunluğunda hala transformatörler kullanılıyor olsa da, daha yeni kondenser mikrofonların elektronik sürücü devresini kullanma olasılığı daha yüksektir. Herhangi bir sinyalden bağımsız olarak her bacak, toprakla aynı empedansa sahip olmalıdır. Dengeli empedansları korumak için çift ​​kablo (veya yıldız dörtlü gibi bir çift türev ) kullanılır ve damarların yakın bükülmesi, herhangi bir parazitin her iki iletken için ortak olmasını sağlar. Alıcı ucun (genellikle bir karıştırma konsolu ) hat dengesini bozmaması ve ortak mod (gürültü) sinyallerini göz ardı edebilmesi ve diferansiyel olanları çıkarabilmesi koşuluyla, sistem indüklenen parazite karşı mükemmel bir bağışıklığa sahip olacaktır.

Mikrofonlar gibi tipik profesyonel ses kaynaklarında üç pimli XLR konektörleri bulunur . Biri kalkan veya şasi topraklaması, diğer ikisi ise sinyal bağlantıları. Bu sinyal kabloları, aynı sinyalin iki kopyasını taşır, ancak zıt kutupludur. (Sıklıkla "sıcak" ve "soğuk" olarak adlandırılırlar ve AES14-1992(r2004) Standardı [ve EIA Standardı RS-297-A], pozitif hava basıncından kaynaklanan pozitif sinyali taşıyan pinin dönüştürücü 'sıcak' olarak kabul edilecektir.Pin 2 'sıcak' pin olarak belirlenmiştir ve bu atama sistemin geri kalanında tutarlı bir polariteyi korumak için yararlıdır.) Bu iletkenler kaynaktan hedefe aynı yolu izlediğinden, varsayım, herhangi bir girişimin her iki iletken üzerinde eşit olarak indüklendiğidir. Sinyalleri alan cihaz, iki sinyal arasındaki farkı (genellikle elektrik toprağını dikkate almadan) karşılaştırır ve cihazın herhangi bir indüklenen elektrik gürültüsünü yok saymasını sağlar. Endüklenen herhangi bir gürültü, dengeli sinyal iletkenlerinin her biri üzerinde eşit miktarlarda ve aynı polaritede mevcut olacaktır, bu nedenle iki sinyalin birbirinden farkı değişmeyecektir. İstenen sinyalden indüklenen gürültünün başarılı bir şekilde reddedilmesi, kısmen aynı miktarda ve türde girişim alan dengeli sinyal iletkenlerine bağlıdır. Bu, tipik olarak, dengeli sinyal iletiminde kullanım için bükülmüş, örgülü veya birlikte kılıflı kablolara yol açar.

Dengeli ve diferansiyel

Dengeli çizgilerle ilgili çoğu açıklama simetrik sinyalleri (yani büyüklük olarak eşit fakat zıt kutuplu sinyaller) varsayar, ancak bu talihsiz bir karışıklıktır - sinyal simetrisi ve dengeli çizgiler birbirinden oldukça bağımsızdır. Dengeli bir hatta temel olan, sürücü, hat ve alıcıdaki eşleşen empedanslardır. Bu koşullar, dış gürültünün diferansiyel hattın her bir ayağını eşit şekilde etkilemesini ve böylece alıcı tarafından kaldırılan ortak mod sinyali olarak görünmesini sağlar. Mükemmel ortak mod var dengeli sürücü devreleri vardır empedans eşleşmesini "bacaklar" arasına ancak do not simetrik sinyalleri sağlarlar. Simetrik diferansiyel sinyaller , diğer devrelere paraziti önlemek için mevcuttur (crosstalk) - elektromanyetik alanlar, eşit ve zıt akımlar tarafından iptal edilir. Ama parazit reddi için gerekli olmayan gelen diğer devreler.

balunlar

Bir sinyali dengeliden dengesize dönüştürmek için bir balun gerekir . Örneğin, balunlar , CAT5'in her iki ucunda bir çift balun kullanarak 300 fit (91 m) kategori 5 kablo üzerinden koaksiyel kablo (dengesiz) üzerinden hat seviyesi ses veya E-taşıyıcı seviye 1 sinyalleri göndermek için kullanılabilir. Çalıştırmak. Balun, dengesiz sinyali alır ve bu sinyalin ters çevrilmiş bir kopyasını oluşturur. Daha sonra bu 2 sinyali CAT5 kablosu üzerinden dengeli, diferansiyel bir sinyal olarak gönderir. Diğer uçta alım üzerine, balun iki sinyalin farkını alır, böylece yol boyunca alınan gürültüyü ortadan kaldırır ve dengesiz sinyali yeniden yaratır.

Bir zamanlar yaygın olan bir radyo frekansı balun uygulaması , bir televizyon alıcısının anten terminallerinde bulundu . Tipik olarak 300 ohm'luk dengeli bir ikiz kurşun anten girişi, yalnızca bir balun aracılığıyla bir kablolu TV sisteminden gelen bir koaksiyel kabloya bağlanabilir.

karakteristik empedans

Karakteristik empedans bir iletim hattının operasyon yüksek frekanslarda önemli bir parametredir. Paralel 2 telli iletim hattı için,

burada tel merkezleri arasındaki yarı mesafe olmaktadır, tel çapı ve , sırasıyla, geçirgenlik ve geçirgenlik çevreleyen ortamın. Tel ayrımı tel yarıçapından çok daha büyük olduğunda ve manyetik malzemelerin yokluğunda geçerli olan yaygın olarak kullanılan bir yaklaşımdır.

burada bir nispi dielektrik çevreleyen ortamın.

Elektrik hatları

Gelen elektrik iletim için kullanılan üç iletken üç fazlı güç üç gerilimleri anlık toplam nominal sıfır olduğu iletim Dengeli bir hat olarak adlandırılır. Bununla birlikte, bu alandaki denge , kaynak ve yükün simetrisine atıfta bulunur: hattın kendisinin empedans dengesi, telekomünikasyondaki anlam duygusu ile ilgisi yoktur.

Demiryolu elektrifikasyon sistemlerinde olduğu gibi tek fazlı elektrik enerjisinin iletimi için , hat dengeli olacak şekilde faz içi ve faz dışı gerilimleri taşımak için iki iletken kullanılır.

Her bir kutbun toprağa doğru aynı voltajla çalıştırıldığı Bipolar HVDC hatları da dengeli hatlardır.

Ayrıca bakınız

Dengeli iletim standartları

Referanslar

Dış bağlantılar