差動信号の接地接続

2つのシステム間で差動信号を接続する場合、グランド接続が必要ですか？

これは必要ないと考えていましたが、受信側のコモンモード電圧はどのように動作しますか？2つのシステム間にアースを接続せずに、受信端で入力をプローブし、入力が10Vピークツーピーク60Hz（おそらく電源ラインからの干渉）に乗っているのを観察します。受信入力に+/- 5Vのコモンモード制限があるため、これがおそらく私が現在経験している不安定な動作を引き起こします。

両方のシステムでのアース接続は役に立ちますか？または、差動信号を接続するためにグランド接続が必要ですか？

「差動信号」を検出するために使用されるレシーバには、主に3つのタイプがあります。

DC結合差動信号

RS-485、RS-422、CANbus、LVDS、USB、SATA、PCI Expressなどが、差動信号をレシーバーチップに直接接続します（「DC結合」）。レシーバーチップのコモンモード範囲内にバスのレシーバーの端で信号を保つために、それらは接地接続を必要とします。

多くの場合、このようなシステムは、電圧オフセットが数ボルトを超えると動作を停止し、電圧オフセットが数十ボルトに達すると永久に損傷する可能性があります。（つまり、ケーブルの一端のシステム「接地」とケーブルのもう一方の端のシステム「接地」の間の電圧オフセット）。

多くの場合、このようなプロトコル（またはSPIやRS232などのシングルエンドプロトコル）を伝送する2つのボックスがケーブルで接続されていると、ラボの隣に座って問題なく動作するように見えますが、通信が途切れる、または完全に通信できないそれらの間の距離が長いフィールド。それが起こるとき、人々はしばしば次のアプローチの1つを内部的に使用する2つの「アイソレータ」を購入し、それらのアイソレータの間に長いケーブルを置くことになります。

光アイソレータ結合差動信号

MIDIのようなシステムは、多かれ少なかれ差動信号をレシーバーの光アイソレーターのLEDに接続します。

適切な設計により、同様のシステムは、ケーブルの一端にあるシステムの「接地」とケーブルのもう一方の端にあるシステムの「接地」の間のキロボルトのオフセットで問題なく機能します。

トランス結合およびコンデンサ結合の差動信号

アナログオーディオ、LonWorks （a）などは、差動信号をDCブロッキングコンデンサに接続します。

イーサネットなどは、差動信号をDCブロッキングトランスに接続します。

ブロードバンドオーバーパワーラインレシーバーは通常、DCブロッキングコンデンサーとDCブロッキングトランスの両方を備えています。

適切な設計で、ケーブルの一端のシステムの「接地」とケーブルのもう一方の端のシステムの「接地」の間のオフセットがキロボルトで問題なく機能する場合があります。

これらのシステムは、絶縁境界を越えて信号を伝送するために、トランスまたはコンデンサ、あるいはその両方でDCオフセットをブロックします。（EMIを低減し、ケーブル放電イベントから保護するために、多くのシステムは、各ケーブルワイヤを抵抗またはコンデンサ、あるいはその両方（ボブスミスAC終端）で シャーシアースに接続します（b）（c） （d）（Intel AP- 434）;多くの場合、イーサネット経由の電力をサポートするために追加のコンデンサを使用（e）。）

このようなオフセット電圧は、「イーサネット上の2kVコンデンサ？」の主な理由です。

ケーブル上の差動

これは通常、実際にはどのように達成されますか？

イーサネット、LonWorks、光絶縁データなどをケーブルで送信する場合、アース線は不要です。ケーブル内のすべてのワイヤをデータ伝送に使用できます。（PoEシステムは、多くの場合、2つのシステムアースを近づけて引っ張ることになります。非PoEシステムでは、2つのシステムアースを離すことができます）。

ケーブルを介してRS-485、CANbusなどを送信する場合、通常はケーブルの少なくとも1本のワイヤーがアース線用に予約されています。これにより、ケーブルの一端でシステムアースが、他端でシステムアースが引っ張られます。ケーブルクローザー-できれば、通信を可能にするため、または少なくとも恒久的な損傷を防ぐために十分に近いこと

多くの人が、両方の種類のシステムの両端に標準のRJ45プラグを備えたまったく同じ（シールドされていない）CAT5ケーブルを使用しています。

シールドケーブルを使用する場合、一部の人々は、ケーブルが差し込まれるソケットを使用してシステムを設計し、「シャーシアース」/「フレームアース」を分離してケーブルのシールドに接続し、 RS232データを伝送するDB9コネクタのピン9などの「データグランド」/「シグナルグランド」。他の人々は単にすべてのグラウンドを一緒に接続します。ここでは、この激しい論争についてはこれ以上触れません。

一端で変圧器を使用した場合、アースは絶縁されます。その場合、間にアース線は必要ありません。

しかし理論的には、コンデンサーを備えた両方の端子で同じドライバーを使用するだけのトランスなしの回路を作成することもできると思います。その後、完全に分離されます。ただし、実際には、両方の出力端子のインピーダンスを正確に一致させる必要があります。そして、受信機は良いCMRを持っている必要があります。そうすれば、グラウンドノイズは基本的にキャンセルされると思います。また、信号を片方の線だけに配置するのではなく、両方の線上で逆位相で信号を送信した方がうまくいく場合があります。

しかし、実際には、それはおそらく疑わしいことです。最大のグラウンド分離と優れたCMRRが必要な場合は、トランスが優先されます。それ以外の場合は、両方の回路が共通の基準電圧（グランド）に対してプッシュ/プルするように3番目のワイヤが必要になるため、そのワイヤ上のノイズは問題になりません（ワイヤの抵抗/インダクタンスは考慮されません）。

差動ですが、コモンモード範囲を制限する必要があります。それが共通の根拠です。コモンモードがフローティングTx、Rx、またはその両方の影響を受けないように、リファレンスをいくらか等しく保ちます。

もちろん、その接続を追加することで、グラウンドループを作成できます。詳細については、こちらをご覧ください：バランス接続用のグラウンドループ