Các kỹ thuật truyền thông tin tín hiệu single-ended có hiệu suất EMC thấp cho độ phát xạ và độ vượt nhiễu, và bị hạn chế tốt nhất với tấn số thấp, tốc
độ dữ liệu thấp, hoặc các ứng dụng với khoảng cách ngắn. Thường thì chúng ổn định miễn là chúng không đi qua bất kỳ bộ kết nối hoặc dây cáp nào, có nghĩa là một sản phẩm PCB riêng lẻ thường là hiệu quả nhất.
Các tín hiệu khoảng cách dài hoặc tần số cao nên được gửi / nhận như là tín hiệu cân bằng (đôi khi ngay cả trên PCBs) cho sự toàn vẹn tín hiệu tốt và EMC, và điều này sẽ là một vấn đề chính trong phần nhỏ này.
Hình 3.1 cho thấy những ví dụ thực hành tốt và xấu khi kết nối với một bộ chuyển đổi đầu ra millivolt tới bộ khuếch đại thông qua một sợi cáp.
Hình 3.1 Những ví dụ thực hành tốt và xấu trong thông tin
Nói chung, kết nối một lá chắn cáp đến 0V của mạch thì không tốt. Một số sách giáo khoa cũ chia cáp thành các loại tần số thấp và cao, với các quy tắc lá chắn liên kết khác nhau cho mỗi sợi cáp. Nhưng môi trường điện từ bây giờ bị ô nhiễm với các mối đe dọa RF (và như đã được thể hiện trước đó, thậm chí là opamps 'chậm' sẽ giải điều chế > 500MHz), và quá nhiều tín hiệu bị ô nhiễm bởi nhiễu RF phổ biến từ các bộ vi xử lý số bên trong những sản phẩm của chúng, vì vậy tất cả cáp bây giờ phải được xem như là tần số cao.
Ba sơ đồ trong hình 3.1 cho thấy sự phân cấp từ một hệ thống yếu kết nối với bộ chuyển đổi, qua một một hệ thống tốt hơn tới một hệ thống tốt. Lắp một bộ chuyển đổi A/D trong bộ chuyển đổi và gửi dữ liệu được mã hóa cấp cao qua dây cáp tới các sản phẩm để giải mã sẽ là tốt hơn. Một hệ thống hoàn hảo sẽ gửi dữ liệu số qua một sợi quang thay vì cáp kim loại, và các hệ thống như vậy đang ngày càng được sử dụng trong ngành công nghiệp.
Lo ngại về cáp chắn nhiệt trong các cơ sở công nghiệp lớn được xử lý bằng cách chạy cáp thông tin liên lạc trên một dây dẫn trái đất song song (PEC) để chuyển hướng phần lớn các dòng có tần số quá thấp và không phải 'nâng' một kết nối lá chắn ở một đầu cuối - lợi ích của cáp che chắn ở cuối đó. Lắp đặt một tụ điện nối tiếp lá chắn ở một đầu cuối cũng không được khuyến cáo như là một kỹ thuật thiết kế, mặc dù nó có thể hữu ích như một kỹ thuật khắc phục hậu quả, bởi vì rất khó khăn để thực hiện công việc liên kết điện dung có hiệu quả trên phạm vi toàn tần số.
Đối với các tín hiệu tần số thấp (dưới 100kHz) mức điện áp cao hơn trong các liên kết truyền thông là tốt hơn, vì lý do vượt nhiễu. Trường hợp tần số tín hiệu trên 10MHz, các điện áp cao có thể dẫn đến mức độ phát xạ cao, điện áp thấp hơn thường được ưa thích(ví dụ như sử dụng ECL, LVDS, USB). Tần số tín hiệu với điện áp thấp được ưa thích phụ thuộc vào độ dài của cáp, kiểu của nó và hiệu suất EMC và các thiết kế mạch truyền và nhận.
Các kỹ thuật truyền dẫn dòng có thể cần thiết cho tín hiệu tương tự hoặc kỹ thuật số tốc độ cao, tùy thuộc vào độ dài của kết nối và tần số cao nhất được truyền. Thậm chí đối với các tín hiệu tần số thấp, thì khả năng vượt nhiễu sẽ được cải thiện bằng cách sử dụng các kỹ thuật truyền dẫn dòng cho các mối liên kết của chúng.
Loại cáp tốt nhất cho EMC thường có một dây dẫn trở chuyên dụng kết hợp với mỗi dây dẫn tín hiệu, và bất kỳ lá chắn cáp được sử dụng để kiểm soát nhiễu. Nói chung thì cáp đồng trục không được ưa chuộng nữa. Một số loại cáp cần cặp che chắn tín hiệu riêng. Điều này rất quan trọng để đạt được một sự cân
bằng tốt hơn trên toàn bộ dải tần số, và điều này có nghĩa là hệ số nén đồng pha tốt (CMRR) và vì vậy cải thiện khả năng phát xạ và khả năng vượt nhiễu. IC gởi/nhận được cân bằng tốt, nhưng máy biến áp cách ly có thêm lợi ích cách ly galvanic (và do đó mở rộng phạm vi vượt ra ngoài thang cung cấp DC).
Cáp xoắn đôi hoặc cáp song trục có cấu trúc cân bằng thường cho hiệu suất phát xạ và vượt nhiễu hiệu quả nhất và một sự khác nhau rất nhỏ trong cáp xoắn có thể là quan trọng. Cân bằng rất quan trọng trong mạch hiệu năng cao, thậm chí một layout PCB cân bằng sẽ là cần thiết, bằng cách cùng sử dụng các lớp layout PCB giống nhau.
Máy biến áp và IC gửi/nhận cân bằng chịu sự giảm cân bằng tại RF. Chúng đòi hỏi một cuộn cảm kháng chế độ chung để duy trì sự cân bằng tốt qua toàn bộ dải tần số quan tâm. Cuộn cảm kháng CM luôn luôn đi gần cáp hoặc các kết nối tại ranh giới của sản phẩm. Máy biến áp cách ly và cuộn cảm kháng CM hỗ trợ hiệu suất EMC tốt nhất từ cáp.
Hình 3.2 trình bày hai ví dụ, cả hai đều ứng dụng để cung cấp độ phát xạ và độ vượt nhiễu tốt cho tín hiệu kỹ thuật số hoặc tương tự của bất kỳ tốc độ hoặc dải tần số nào.
Những mạch này là lý tưởng, trong đó mạch gởi hoặc nhận cân bằng (trong một trường hợp từ một máy biến áp, trong một trường hợp khác tại một IC với đầu vào hay đầu ra được cân bằng) được kết nối tới một môi trường truyền thông cân bằng (cáp đôi trục hoặc xoắn đôi) thông qua cuộn cảm kháng CM .
Hình 3.3 cho thấy làm thế nào hệ số nén đồng pha CMRR của cuộn cảm kháng được thay đổi cho phù hợp với biến áp để cung cấp sự cân bằng tốt hơn quanh toàn bộ dải tần số, ví dụ như một dữ liệu tốc độ cao như Ethernet. Một kỹ thuật thiết kế giống như được sử dụng cho vi mạch cân bằng.
Hình 3.3. Chọn lựa thành phần từ tính để có cân bằng tốt trên toàn bộ dải tần Đối với một liên kết truyền thông tin audio chuyên nghiệp các tần số tín hiệu mở rộng đến 20Hz hoặc ít hơn, do đó, các máy biến áp cách ly sẽ là lớn. Điện dung có hệ số nén tín hiệu đồng pha CMRR của nó từ 0 trước 1MHz, vì vậy, sau đó cuộn cảm kháng CM cần phải lớn hơn để cung cấp CMRR xuống 100 kHz hoặc ít hơn. Rất khó để tìm thấy một cuộn cảm kháng có CMRR tốt từ
100kHz đến 1.000 MHz, vì vậy, hai cuộn cảm kháng nối tiếp với đặc điểm kỹ thuật khác nhau có thể cần thiết để bao phủ các phạm vi.
Trong trường hợp cáp đồng trục được sử dụng thay vì cáp xoắn đôi hoặc cáp song hành, EMC và tín hiệu sẽ bị ảnh hưởng và các kỹ thuật thể hiện trong hình 3.4 sẽ giúp đạt được hiệu suất tốt nhất có thể từ các loại cáp được sử dụng.
Hình 3.4. Một số mạch truyền thông có hiệu suất thấp hơn.
Các mạch mà không có biến áp cách ly sẽ chịu đựng khả năng vượt nhiễu kém hơn ở tần số thấp hơn.
Nhiều thông tin liên lạc vẫn ở tần số thấp hoặc tốc độ thấp, và tín hiệu của chúng không phải là đặc biệt để gây ra phát xạ hoặc mất chất lượng vì nhiễu. Ví dụ: bộ chuyển đổi tương tự từ 8-bit sẽ không nhạy như bộ chuyển đổi từ 12-bit, trong khi đó, 16 và số lượng các bit cao hơn sẽ rất nhạy.
Như các tín hiệu thường được gửi xuống dây riêng lẻ trong các dây cáp nhiều dây dẫn, như thể hiện trong Hình 3.5 (ví dụ về một ứng dụng RS232)
Hình 3.5. Ví dụ về mạch truyền dữ liệu tốc độ thấp.
Trường hợp một dây dẫn có N lõi, tốt nhất là kết nối nó với các thiết bị điện tử ở cuối với một cuộn cảm kháng CM có cuộn dây N. Hình 3.5 cho thấy một cuộn cảm kháng có 7 vòng được sử dụng cho một cáp tám lõi, vì một trong các dây dẫn dành riêng cho "khung đất " theo tiêu chuẩn RS232. (Khung đất không chỉ có khả năng mang dòng điện và yêu cầu một PEC vì RS232 là chỉ được sử dụng cho ngắn khoảng cách.)
RS232 chỉ phù hợp với khoảng cách ngắn bởi vì tín hiệu single-ended của nó mất tính toàn vẹn rất nhanh chóng khi chúng bức xạ năng lượng . Vì vậy mặc dù hình 3.5 (và các mạch dưới cùng trong hình 3.4) trông có vẻ dễ dàng, việc sử dụng các tín hiệu single-ended yêu cầu sự chú ý đến chất lượng cuộn cảm kháng CM, cáp và kết nối. (Cáp và các kiểu kết nối và chất lượng được thảo luận trong chương 3 của tiểu luận).
Sử dụng driver với các cạnh ngõ ra rất chậm có thể dễ dàng làm giảm đáng kể các vấn đề về phát xạ. Ngoài ra, driver tiêu chuẩn có thể được lọc một cách thụ động để giảm bớt tần số cao của chúng.