Apa itu noise mode umum?
Praktis semua sirkuit terintegrasi (dan sirkuit pada umumnya) memiliki pin bernama "ground" atau "GND", atau datasheet mengatakan hal-hal seperti "sambungkan VSS ke ground".
Saat mentransmisikan data "jarak jauh", kabel bertindak sebagai antena dan dapat dengan mudah mengambil beberapa volt kebisingan, dan juga memancarkan kebisingan. Jadi, misalnya, pin output pada chip dalam satu kotak dapat mengirimkan "0" sekitar 0,5 V dan mengirimkan bit "1" sekitar 2,5 volt, diukur relatif terhadap pin ground dari chip "line driver" yang sama .
Di lokasi yang jauh, ujung kabel lainnya sering dihubungkan ke pin pada chip "line receiver". Karena kebisingan, tegangan pada pin input tersebut, yang diukur relatif terhadap pin ground dari penerima saluran yang sama, mungkin sering berada di kisaran -1,5 V hingga +2,5 V saat pemancar mencoba mengirim "0", dan di mana saja dalam kisaran 0,5 V hingga 4,5 V ketika pemancar mencoba mengirim "1".
Jadi bagaimana mungkin penerima mengetahui apakah pemancar mencoba mengirim 1 atau 0, ketika mendapat tegangan seperti 0,9 atau 2,2?
Karena itu, data yang dikirim dalam jarak jauh sering dikirim menggunakan sinyal diferensial melalui pasangan seimbang , seringkali pasangan bengkok . Khususnya, kabel USB, CANbus, dan MIDI menyertakan satu pasangan terpuntir untuk data; Telepon "2-line" dan FireWire menggunakan dua pasangan bengkok; Kabel Ethernet CAT5e mencakup empat pasangan bengkok; sistem lain menggunakan lebih banyak pasangan. Seringkali (tetapi tidak selalu), ada beberapa "kawat tanah" lainnya di bundel kabel yang sama.
Kami memberi label pada salah satu kabel ini "plus" atau "positif" atau "+" atau "p", dan kabel lainnya "minus" atau "-" atau "negatif" atau "n". Jadi ketika saya ingin mengirimkan sinyal "CLK" dan "MOSI" dari satu tempat ke tempat lain, kabel saya memiliki 4 kabel berlabel pCLK, nCLK, pMOSI, nMOSI.
The tegangan mode umum dari CLK adalah rata-rata dari dua kawat CLK, (PCLK + nCLK) / 2, diukur pada penerima - relatif terhadap pin GND penerima itu.
Tegangan mode umum MOSI adalah rata-rata dari dua kabel MOSI, (pMOSI + nMOSI) / 2, diukur pada penerima - relatif terhadap pin GND penerima tersebut.
Orang-orang yang mendesain driver garis mencoba membuat mereka menarik garis "p" ke atas sebanyak dan pada saat yang sama dengan garis "n" turun, dan sebaliknya, sehingga tegangan rata-rata (diukur pada driver) konstan - - dalam contoh ini, rata-rata pada pengemudi adalah konstan 1,5 V. (Sayangnya, mereka tidak pernah sepenuhnya berhasil).
Jika tidak ada noise, maka tegangan mode umum juga akan menjadi nilai konstan yang sama - tetapi sayangnya, tidak.
Setiap kali data ditransmisikan dengan sinyal diferensial, perbedaan antara tegangan mode umum bebas-noise dan tegangan mode umum yang sebenarnya sepenuhnya disebabkan oleh noise. Perbedaan itu disebut noise mode umum.
Ada 3 penyebab utama noise mode umum:
- Banyak pasangan diferensial digerakkan dengan cara yang tidak mengganti kabel "+" dan "-" pada waktu yang sama persis , atau dengan tegangan yang sama persis, atau mungkin sedikit kebisingan pada rel kereta listrik pengemudi bocor ke hanya "+" wire dan bukan "-" wire, menyebabkan beberapa noise mode umum. ( Ferrite choke pada ujung "driver" kabel biasanya digunakan untuk mengurangi noise mode umum dari sumber ini).
- Kabel-kabel lain dalam bundel kabel dapat membocorkan lebih banyak energi ke dalam satu kawat pasangan dibandingkan lainnya - biasanya melalui kopling kapasitif. (Memutar setiap pasangan, jumlah putaran yang berbeda per panjang biasanya digunakan untuk mengurangi noise mode-umum dari sumber ini).
- Gangguan luar - sering melalui kopling induktif.
bagaimana noise mode biasa bisa bermasalah?
Orang-orang mencoba merancang penerima saluran untuk menolak kebisingan mode umum. (Sayangnya, mereka tidak pernah sepenuhnya berhasil). Tetapi bahkan dalam sistem yang menggunakan pensinyalan diferensial dengan penerima saluran seperti itu, noise mode umum masih bisa bermasalah:
Kabel komunikasi yang panjang bertindak sebagai antena. Jika driver jalur mengirim terlalu banyak noise mode-umum di kabel, itu menyebabkan gangguan frekuensi radio dengan perangkat lain, dan menyebabkan sistem gagal dalam pengujian FCC atau pengujian CE atau keduanya, untuk kompatibilitas elektromagnetik (EMC).
Beberapa noise mode umum bocor melalui penerima saluran - rasio penolakan mode umum tidak terbatas. Ini adalah masalah besar dengan sinyal analog; biasanya tidak masalah dengan yang digital dan nol.
Kebanyakan sirkuit terintegrasi tidak berfungsi dengan benar ketika pin mana pun dipaksa terlalu tinggi atau dua tegangan rendah lebih rendah dari 0,6 V di bawah pin GND dan lebih tinggi dari 0,6 V di atas pin daya biasanya menyebabkan masalah. Karena noise mode umum dapat dengan mudah mendorong sinyal "+" atau "-", atau keduanya, di luar rentang itu, sirkuit penerima saluran harus menghubungkan kabel ke sirkuit terintegrasi khusus (seperti "Extended Common-Mode RS-485 Transceivers ") yang dapat menangani kunjungan semacam itu; atau sambungkan kabel ke beberapa komponen sirkuit non-terpadu yang melindungi IC dari kunjungan semacam itu - seperti opto-isolator yang digunakan dalam MIDI atau transformator yang digunakan dalam Ethernet.