Дифференциальная передача аналогового сигнала в условиях помех

[jump]

а еще есть аналоговые модемы (АМ/ЧМ) - ВЧ модулятор НЧ сигнала на одной стороне › трансформатор › симметричная линия › трансформатор › детектор огибающей (можно даже синхронный сделать)

[dimmich]

а еще есть аналоговые модемы (АМ/ЧМ) - ВЧ модулятор НЧ сигнала на одной стороне › трансформатор › симметричная линия › трансформатор › детектор огибающей (можно даже синхронный сделать)

Где ж я раздобуду такие?...
К тому же трансформаторная развязка не пропустит постоянку. Мне она нужна для просмотра правильной формы сигнала. Сейчас на нашем местном форуме спросил, нет ли у кого ADSL модемов ненужных/сгоревших. Посмотрю, вдруг в них не "всё на одном кристалле", а отдельные дифференциальные ОУ применяли для приёма/передачи в линию.

[kualx]

dimmich
1 - Могу порекомендовать в качестве драйвера SSM2142 - Balanced Line Driver от AD (есть спецификации для 100 кГц):
https://kazus.run/datasheets/pdf-dat...D/SSM2142.html
2 - На приемном конце можно поставить SSM2141 - High Common-Mode Rejection
Differential Line Receiver:
https://kazus.run/datasheets/pdf-dat...D/SSM2141.html
как советуют в AD, но я бы посоветовал бы инструментальный усилитель на 3-х ОУ, или SSM2141 и два повторителя на входе, такая схема менее чувствительна к разнице сопротивлений (импедансов) линии.
3 - Линию на конце у приемника желательно нагрузить (для SSM2142 в качестве драйвера подойдет 600 Ом)
4 - Экран соединительного кабеля соединяется с общим только на одном из концов линии! (см. стр. 4 даташита на драйвер), также поступают с экраном USB кабеля. По экрану не запитываются никакие устройства.
5 - на приемном конце можно оба сигнальных провода пропустить через колечко (полярность должна быть таковой, чтобы синфазный сигнал (помеха) давился, полезный - нет.
6 - На приемном конце можно поставить RC или LC фильтры на частоту среза выше 100 кГц, номиналы элементов должны быть согласованы (при этом емкость между "+" и "-" входами должна быть раз в 10 больше тех, что стоят на землю.
7 - Между передатчиком и приемником сигнала должен быть проложен провод (подойдет и общий) относительно которого передаются сигналы (его потенциал при передаче дифференциальных сигналов не учитывается, однако он задает область рабочих напряжений для приемника (см. Common mode input range).
8 - Что у Вас формирует входной сигнал? Каковы его схема питания, импеданс.
Можно ли его включить дифференциально?
Удачи

[Kabron]

Спектр - сотни килогерц
Амплитуда максимум +/- 20...30 вольт
В приёмном приборе на входе АЦП 12 бит

Где вы видели интегральный АЦП на 20-30В. По любому на приемном конце придется делить.
Так есть ли смысл передавать такие уровни?

Источник сигнала и вход прибора - высокоомные.
Передать надо на несколько метров в условиях довольно сильных помех!

Высокие частоты на такой линии завалятся. Лучше сразу уменьшить раз в 20, соотв. вых сопрот. тоже раз в 20 уменьшится, а полоса увеличится.

[dimmich]

1 - Могу порекомендовать в качестве драйвера SSM2142 - Balanced Line Driver от AD (есть спецификации для 100 кГц):
https://kazus.run/datasheets/pdf-dat...D/SSM2142.html

Но 100 кГц для меня маловато... Я вообще не думал что будет проблема с передачей сигнала частотного спектра до 1МГц. А оно вон как получается... Даже именитые фирмы выпускают передатчики с частоткой всего 100кГц. Что нужно для передачи более высокочастотного сигнала, кроме улучшения качества линии? Планирую прикупить кабель для охранных систем, как посоветовали.

2 - На приемном конце можно поставить SSM2141 - High Common-Mode Rejection
Differential Line Receiver:
https://kazus.run/datasheets/pdf-dat...D/SSM2141.html
как советуют в AD, но я бы посоветовал бы инструментальный усилитель на 3-х ОУ, или SSM2141 и два повторителя на входе, такая схема менее чувствительна к разнице сопротивлений (импедансов) линии.

Но раньше мне рекомендовали напротив - применить готовые дифференциальные усилители. А Вы говорите о пользе самодельной сборки такового.

Скажите, по какой причине Вы считаете, что разные приёмники могут по-разному принимать сигнал с линии? Как мне видится (теоретически), высокое входное сопротивление любого приёмника на любом ОУ не сопоставимо с относительно низким волновым сопротивлением линии. Следовательно, если на конечном терминальном резисторе образовался загубленный по форме сигнал (из-за рассогласованой линии), то уже не важно каким именно приёмником усилить этот сигнал и принять. А если сигнал передан до конечного терминального резистора правильно, то тоже не важно каким приёмником принять его.

Конечно речь не идёт о граничных частотах сигнала для работы ОУ, о крайне слабых сигналах, сопоставимых по уровню с собственными шумами ОУ, итп другие ситуации. Рассматриваем случай в пределах реальности. Если я не прав - расскажите своё видение. Буду благодарен, если поделитесь знаниями!

3 - Линию на конце у приемника желательно нагрузить (для SSM2142 в качестве драйвера подойдет 600 Ом)

Собирался после приобретения подходящего кабеля измерить его волновое сопротивление, либо подобрать резисторы экспериментально. Ведь это не от драйвера, а от линии зависит величина терминальных резисторов. Я прав?

4 - Экран соединительного кабеля соединяется с общим только на одном из концов линии! (см. стр. 4 даташита на драйвер), также поступают с экраном USB кабеля. По экрану не запитываются никакие устройства.

Это я знал. Сделал как положено.

5 - на приемном конце можно оба сигнальных провода пропустить через колечко (полярность должна быть таковой, чтобы синфазный сигнал (помеха) давился, полезный - нет.

Полезный совет! Намотаю на ус.

6 - На приемном конце можно поставить RC или LC фильтры на частоту среза выше 100 кГц, номиналы элементов должны быть согласованы (при этом емкость между "+" и "-" входами должна быть раз в 10 больше тех, что стоят на землю.

Схемотехнику фильтров для диф.линии я не знаю. Погуглю. Как понимаю, тут важно исключительно одинаковых характеристик достичь по фильтрации как на одном, так и на другом проводе линии. А 100кГц для меня мало. Но я Вас услышал...

7 - Между передатчиком и приемником сигнала должен быть проложен провод (подойдет и общий) относительно которого передаются сигналы (его потенциал при передаче дифференциальных сигналов не учитывается, однако он задает область рабочих напряжений для приемника (см. Common mode input range).

А я считаю не обязателен провод, относительно которого каждый отдельно провод из дифференциальных будет работать. Считаю достаточно одной только диф.линии. Вот тут попытался объяснить как я свою задумку реализовал по подтяжке линии, которая без общего провода, до общего провода компа.

8 - Что у Вас формирует входной сигнал? Каковы его схема питания, импеданс. Можно ли его включить дифференциально?

Да просто антенка. Грубо говоря - кусок провода в нужном месте, где требуется форму напряжённости электрического поля знать. Можно ли сигнал с такой антенны сделать дифференциальным? Я не знаю как. Поэтому в качестве общего провода входного сигнала использовал общий провод удалённой гальваноразвязанной части схемы. Сам сомневаюсь, правильно ли это... Переживаю за нижний частотный диапазон моей схемки. Ну или другими словами: сомневаюсь, будет ли схема регистрировать заряд от рядом расположенного статически заряженного предмета...

Где вы видели интегральный АЦП на 20-30В. По любому на приемном конце придется делить.
Так есть ли смысл передавать такие уровни?

Высокие частоты на такой линии завалятся. Лучше сразу уменьшить раз в 20, соотв. вых сопрот. тоже раз в 20 уменьшится, а полоса увеличится.

Высоковольтные ОУ существуют. Например вот у этой фирмы (расположил по максимальному напряжению питания) есть с питанием аж 140 вольт!
Я в применении высоковольтных ОУ до сих пор видел только плюс - помехозащищенность (высокий уровень сигнала относительно уровня помех). Не думал про завал частотного диапазона. А почему он должен обрезаться? Будьте добры, поясните.

[Kabron]

Где вы видели интегральный АЦП на 20-30В.
Высоковольтные ОУ существуют.

Вы не не видите разницы между АЦП и ОУ?
Тогда к чему все это?

А почему он должен обрезаться? Будьте добры, поясните.

А потому что перпендикуляр!

[dimmich]

Вы не не видите разницы между АЦП и ОУ?

Моя невнимательность.
Почему-то подумал что речь про ОУ.

[Kabron]

Моя невнимательность.
Почему-то подумал что речь про ОУ.

Ну, надеюсь, я вас спровоцировал.

[GrayCatt]

Я вообще не думал что будет проблема с передачей сигнала частотного спектра до 1МГц.

С "малосигнальными" уровнями - да, проблем нет. А с 20...30 вольт, как вы хотите - уже проблема. Прикиньте, какие токи требуются для перезарядки нескольких сотен пикофарад ёмкости кабеля на 30 вольт за микросекунду. Это уже получается, как любят выражаться в некоторых сообществах, "видеоусилитель".

К тому же трансформаторная развязка не пропустит постоянку.

Вот именно поэтому и предлагается схема типа "модем" - она и постоянку передаст при должном конструировании, и можно попробовать спектр модулированного сигнала упихать в наименее поражённый помехами частотный диапазон.

[kualx]

Скажите, по какой причине Вы считаете, что разные приёмники могут по-разному принимать сигнал с линии? Как мне видится (теоретически), высокое входное сопротивление любого приёмника на любом ОУ не сопоставимо с относительно низким волновым сопротивлением линии.

Подавление синфазной помехи - одна из важных характеристик инструментального усилителя - зависит от многих факторов, главный из них - баланс импедансов. Схема с 3-мя ОУ или повторителями на входе позволяет реализовать более высокое входное сопротивление, чем на 1-м ОУ, что значительно уменьшает чувствительность к небалансу линии.
Зависимость подавления синфазной помехи от частоты - в Вашем случае тоже очень важный параметр.
В случае схемы на 3-х ОУ есть возможность вручную улучшить подавление синфазной помехи на высоких частотах.

Ведь это не от драйвера, а от линии зависит величина терминальных резисторов. Я прав?

Да, правы если драйвер "потянет" такую нагрузку.

А я считаю не обязателен провод, относительно которого каждый отдельно провод из дифференциальных будет работать. Считаю достаточно одной только диф.линии.

Для SSM2141 - Vcm = +/_10V для +/_18V питания (при этом сохраняются заявленные характеристики подавления синфазной помехи).
Без "выравнивающего" провода входы " гуляют" и могут выйти за этот предел.

Не думал про завал частотного диапазона. А почему он должен обрезаться?

Даже для одного и того же операционника полоса частот зависит от уровня выходного сигнала (сравните малосигнальную полосу частот и для максимального сигнала). Дело в конечном значении скорости нарастания, например для ОУ с 10В/мкс амплитуда сигнала 1В на выходе будет достигнута за 0,1 мкс, 10В - за 1 мкс, что в переводе периода в частоту говорит об ее уменьшении для сигналов большего уровня.
Для сохранении максимальной полосы частот при увеличении амплитуды сигнала на выходе необходимо пропорционально увеличивать скорость нарастания.

Но 100 кГц для меня маловато... Я вообще не думал что будет проблема с передачей сигнала частотного спектра до 1МГц. А оно вон как получается... Даже именитые фирмы выпускают передатчики с частоткой всего 100кГц. Что нужно для передачи более высокочастотного сигнала, кроме улучшения качества линии?

Попробуйте AD8131- Low Cost, High Speed Differential Driver
"High speed
400 MHz, −3 dB full power bandwidth
2000 V/μs slew rate
Fixed gain of 2 with no external components
Internal common-mode feedback to improve gain and phase
balance: −60 dB @ 10 MHz
Separate input to set the common-mode output voltage
Low distortion: 68 dB SFDR @ 5 MHz 200 Ω load
Power supply range +2.7 V to ±5 V
APPLICATIONS
Video line driver
Digital line driver
Low power differential ADC driver
Differential in/out level shifting
Single-ended input to differential output driver"
https://kazus.run/datasheets/pdf-dat...AD/AD8131.html
https://kazus.run/forums/attachment....1&d=1438637724