Trasmissione bilanciata e amplificatore differenziale
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- Tommasina Marchese
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1 E.M.I. Shield e Grounding: analisi applicata ai sistemi di cablaggio strutturato Trasmissione bilanciata e amplificatore differenziale Pier Luca Montessoro pierluca.montessoro@diegm.uniud.it DIFFAMP - 1 Copyright: si veda nota a pag. 2
2 Nota di Copyright Questo insieme di trasparenze (detto nel seguito slides) è protetto dalle leggi sul copyright e dalle disposizioni dei trattati internazionali. Il titolo ed i copyright relativi alle slides (ivi inclusi, ma non limitatamente, ogni immagine, fotografia, animazione, video, audio, musica e testo) sono di proprietà degli autori indicati a pag. 1. Le slides possono essere riprodotte ed utilizzate liberamente dagli istituti di ricerca, scolastici ed universitari afferenti al Ministero della Pubblica Istruzione e al Ministero dell Università e Ricerca Scientifica e Tecnologica, per scopi istituzionali, non a fine di lucro. In tal caso non è richiesta alcuna autorizzazione. Ogni altra utilizzazione o riproduzione (ivi incluse, ma non limitatamente, le riproduzioni su supporti magnetici, su reti di calcolatori e stampate) in toto o in parte è vietata, se non esplicitamente autorizzata per iscritto, a priori, da parte degli autori. L informazione contenuta in queste slides è ritenuta essere accurata alla data della pubblicazione. Essa è fornita per scopi meramente didattici e non per essere utilizzata in progetti di impianti, prodotti, reti, ecc. In ogni caso essa è soggetta a cambiamenti senza preavviso. Gli autori non assumono alcuna responsabilità per il contenuto di queste slides (ivi incluse, ma non limitatamente, la correttezza, completezza, applicabilità, aggiornamento dell informazione). In ogni caso non può essere dichiarata conformità all informazione contenuta in queste slides. In ogni caso questa nota di copyright non deve mai essere rimossa e deve essere riportata anche in utilizzi parziali. DIFFAMP - 2 Copyright: si veda nota a pag. 2
3 Perché è importante In generale permette di separare logicamente e fisicamente i problemi di continuità dei conduttori che trasportano il segnale e continuità degli schermi, dei conduttori di ritorno e dei collegamenti di terra Nei sistemi di cablaggio, inoltre, consente di utilizzare doppini twistati con schermature ridotte o non schermati affatto DIFFAMP - 3 Copyright: si veda nota a pag. 2
4 Perché solo adesso? L utilizzo diffuso di trasmissione bilanciata e amplificazione differenziale nelle reti di calcolatori ad alta velocità è abbastanza recente. Le ragioni sono principalmente tecnologiche: possibilità di realizzare doppini non schermati a geometria estremamente regolare possibilità di realizzare a costi contenuti amplificatori differenziali con ottime caratteristiche in grado di lavorare a frequenze elevate DIFFAMP - 4 Copyright: si veda nota a pag. 2
5 Esempio di amplificatore differenziale V 1 = 2V A V 2 = -2V B V 4 = 2V A R/2R - 2V B R/2R = V A - V B DIFFAMP - 5 Copyright: si veda nota a pag. 2
6 Riferimento di tensione dei segnali Maggio 1996 La trasmissione di segnali mediante mezzi trasmissivi elettrici comporta l osservazione di segnali generati da sorgenti con una tensione di riferimento spesso diversa da quella del ricevitore DIFFAMP - 6 Copyright: si veda nota a pag. 2
7 Riferimento di tensione dei segnali Maggio 1996 E 2 = 0 (riferimento di tensione del ricevitore) Supponendo trascurabile il carico dell amplificatore (I R1 = I R2 = 0), la tensione in A è E 1 + E sig E sig può essere misurata rispetto a C (E 2 ) sottraendo V B da V A, cioè E sig = V A - V B Agli ingressi A e B è presente un valore medio di tensione pari a (E sig + E 1 + E 1 )/2 = 1/2 E sig + E 1. Tale valor medio non deve essere amplificato perché contiene il termine indesiderato E 1 DIFFAMP - 7 Copyright: si veda nota a pag. 2
8 Segnale di modo comune Maggio 1996 E` il valor medio dei segnali ai due ingressi di un amplificatore differenziale Nell esempio è dovuto all utilizzo di un sistema sbilanciato, ed ad una tensione di disturbo (E 1 - E 2 ) tra i due riferimenti Benché nell esempio compaia anche parte di E sig nel segnale di modo comune, si tratta di un segnale disturbato da E 1 (che potrebbe anche non essere costante), e quindi va eliminato Spesso i segnali di disturbo hanno ampiezza superiore ai segnali utili di alcuni ordini di grandezza DIFFAMP - 8 Copyright: si veda nota a pag. 2
9 Rapporto di reiezione di modo comune (CMRR) DIFFAMP - 9 Copyright: si veda nota a pag. 2 Maggio 1996 E` definito come rapporto tra il segnale di modo comune in ingresso e la quantità di tale segnale che viene inevitabilmente amplificata dall amplificatore differenziale Si misura in decibel (db = 20 log V 1 /V 2 ) E` un fattore di merito dell amplificatore differenziale Poiché gli effetti dell amplificazione di segnali non desiderati vengono misurati all uscita, si riconduce tale segnale all ingresso dividendo per il guadagno: CMRR E G CM = E out
10 Trasmissione bilanciata 2 +V s 0.5 V s -V s V o =V s Nei sistemi di cablaggio si usa il doppino twistato bassa emissione di disturbi elettromagnetici elevata immunità ai disturbi elettromagnetici esterni DIFFAMP - 10 Copyright: si veda nota a pag. 2
11 Trasmissione bilanciata I 2 -V s 0.5 V s +V s I V o =V s Conduttori vicini Alternanza dovuta alla twistatura Trasmissione del segnale tramite correnti uguali ed opposte Ridotta emissione di disturbi DIFFAMP - 11 Copyright: si veda nota a pag. 2
12 Trasmissione bilanciata 2 -V s -V s + V n 0.5 V s +V s V s + V n V o =V s Conduttori vicini Alternanza dovuta alla twistatura Amplificazione differenziale Elevata immunità ai disturbi DIFFAMP - 12 Copyright: si veda nota a pag. 2
13 Trasmissione bilanciata Perché valgano le considerazioni precedenti è necessario: che il cavo presenti un elevata regolarità nei parametri fisici e geometrici, in particolare per quanto riguarda la simmetria dei due conduttori della coppia che l amplificatore differenziale presenti un elevato rapporto di CMRR alle frequenze del segnale utile DIFFAMP - 13 Copyright: si veda nota a pag. 2
Shielding. E.M.I. Shield e Grounding: analisi applicata ai sistemi di cablaggio strutturato. Pier Luca Montessoro.
E.M.I. Shield e Grounding: analisi applicata ai sistemi di cablaggio strutturato Shielding Pier Luca Montessoro pierluca.montessoro@diegm.uniud.it SHIELD - 1 Copyright: si veda nota a pag. 2 Nota di Copyright
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