双绞线与同轴电缆、平衡与非平衡以及接地——几个长距离信号传输的关键问题

下面两篇文章关于双绞线与同轴电缆、平衡与非平衡以及接地等几个长距离信号传输的关键问题作了很好的描述。

Balancing Act

Sound System Interconnection

在非平衡的电路系统里,同轴电缆的屏蔽层虽然使得干扰信号无法到达中间的信号芯线,但屏蔽层自己却充当了拾取噪音信号的角色。如果屏蔽层仅一端接地,屏蔽层拾取的噪音信号将作为共模干扰信号存在;如果屏蔽层在两端都接地,如果传输距离很长的话,这样多点接地形成的一个环路将与工频信号形成强烈耦合,干扰更加严重。

因此,同轴电缆用来短距离传输尚可;长了,问题可能会比较严重。

在平衡传输的系统里,双绞线不存在这些问题。不论双绞屏蔽线的屏蔽层是单点还是多点接地,由于屏蔽层根本不参与到信号的传输中来,故屏蔽层感应的干扰、噪音信号不会影响信号的质量,屏蔽层唯一的作用在于阻止外部的干扰信号到达中间的芯线。这个屏蔽层甚至都可以不要,因为平衡系统里的差分放大器仅对双绞线传过来的差分信号进行放大,而对那些共模的干扰和噪音信号基本上视而不见。事实上,以太网所使用的电缆就是没有屏蔽的。

故,长距离传输或者质量要求高的信号传输,都应尽量采用平衡系统、双绞线电缆。

但是,大部分仪器的输入却都是非平衡的。平衡传输的双绞线与非平衡输入的仪器之间的连接和转换是一件经常遇到的事情。最简单并且有比较好的效果的办法是:

  1. 将双绞线中的+信号线与非平衡输入接头(BNC等)的芯线相连接;
  2. 将双绞线的另一根芯线与平衡连接器(LEMO等)和非平衡接头的外壳连接;
  3. 将双绞线的屏蔽层在某一端(仅仅一端)与平衡连接器或者非平衡接头中的一个的外壳连接;
  4. 最后,在所有的连线中,保持屏蔽层的连接端统一:要么都连在非平衡接头的外壳上,要么都连在平衡连接器的外壳上。