В области электроники вы, возможно, слышали о различных типах протоколов связи, которые широко используются для передачи данных от одного устройства к другому. Некоторые распространенные из них, которые вы можете услышать – это I2C, SPI или UART. Все эти различные протоколы связи имеют свои сильные и слабые стороны, и каждый из них используется в зависимости от специфики проекта, который должен обеспечить возможность взаимодействия устройств друг с другом.
На печатной плате, скорее всего, будет множество дорожек, идущих туда и обратно по печатной плате либо для подачи питания на определенные компоненты, либо для передачи данных между различными устройствами и т. д. Обычно вы думаете, что их близость не приведет к сбою, но это очень серьезная проблема, когда эти дорожки находятся в такой непосредственной близости на печатной плате. Нам нужно немного изучить физику, чтобы понять, что происходит на самом деле.
Всякий раз, когда ток проходит через любой тип провода или дорожки, он генерирует магнитную индукцию, и это можно объяснить законом Ампера, который гласит, что магнитное поле, создаваемое проводом или дорожкой, прямо пропорционально току, протекающему через этот провод или дорожку. Но какое это имеет отношение к другим нашим дорожкам? Оказывается, магнитная индукция или импеданс в данном случае может повлиять на целостность сигнала других наших дорожек и затруднить надежную передачу данных. Это потому, что сами магнитные поля также могут индуцировать ток в близлежащих проводах из-за их полярности в соответствии с законом Фарадея. Это может серьезно испортить любые данные или информацию, которые вы пытаетесь отправить, и это может быть особенно проблематично, если на вашей печатной плате установлено конфиденциальное приложение.
Вот тут-то и пригодятся дифференциальные пары. Вместо считывания сигнала с опорной земли, который может быть зашумлен из-за магнитного сопротивления на вашей плате, сигнал дифференциальной пары отличается тем, что данные считываются из дифференциальной пары путем считывания разницы напряжений между двумя сигналами. Они часто подключаются параллельно друг другу, поэтому разница напряжений между ними должна оставаться одинаковой, поскольку они оба будут проходить через одинаковое сопротивление на печатной плате. Это делает дифференциальные пары более надежными для передачи данных, поскольку они более устойчивы к электромагнитным помехам. Благодаря этому свойству они также хороши при высокоскоростной передаче за счет устранения шума.
Однако, поскольку в чем-либо всегда есть преимущества, есть и недостатки в использовании дифференциальных пар по сравнению с использованием однолинейных методов передачи данных, таких как I2C. Дифференциальные пары занимают много места, поскольку для каждого сигнала приходится прокладывать две дорожки вместо одной, что делает эту операцию очень затратной. Надеемся, сегодня вы узнали что-то новое о дифференциальных парах и получили общий обзор того, почему люди часто используют их в своих проектах печатных плат.
© digitrode.ru