Significado de la línea de transmisión equilibrada?

Pregunta simple, ¿qué significa tener una línea de transmisión (RS-485 en mi caso) balanceada vs no balanceada?

Las dos líneas de señal se reflejan alrededor de un punto de referencia central, a menudo pero no necesariamente a tierra. Cuando uno está "arriba" en relación con el punto de referencia, el otro está "abajo" en una cantidad igual. El nivel medio siempre es cero en relación con la referencia.

En un sistema digital, el controlador aplica + v / -V para, por ejemplo, 1 lógico y -V / + V para 0 lógico.

Esto se compara con un sistema desequilibrado en el que una línea puede considerarse la línea de referencia (a menudo rectificada) y la otra oscila en relación con ella. Por ejemplo, en el sistema RS232 1 lógico = -12 V nominal y 0 lógico = + 12 V nominal. Cuando se envía un 1, las patas son a -12/0 y cuando se envía un 0, las patas están en +12/0.

Un sistema equilibrado es inherentemente más inmune al ruido. Si se alimenta a través de un par trenzado, el ruido inducido en el par es de la misma amplitud en ambas patas y las señales diferenciales todavía tienen la misma amplitud +/- o - / + en relación con él. Por lo tanto, los niveles de ruido pueden ser mayores en magnitud que la señal y el sistema seguirá funcionando.

La telefonía de voz en los sistemas telefónicos estándar utiliza señales analógicas balanceadas. El nivel máximo de transmisión suele ser de aproximadamente -10 dBm, donde 0 dBm = 600 mV en 600 ohmios = 1 mW. Las señales de final de línea del cliente pueden estar 10-20 dB por debajo de eso y seguir funcionando 'de una manera ". A pesar de este bajo nivel de señal, puede tener muchos voltios de ruido inducido (generalmente 50 Hz o 60 Hz) en un par de cables y No escucho ningún "zumbido".
Desequilibre la línea ligeramente y TODO lo que escuchará es un zumbido.

Equilibrado significa que las impedancias en cada línea coinciden, por lo que cualquier interferencia inducirá el mismo voltaje en cada línea, que luego se cancelará por el receptor diferencial. Las señales no tienen que ser simétricas para que esto funcione.

EDITAR: aunque a menudo las señales son simétricas, no tienen que ser para una conexión equilibrada. Aquí hay un ejemplo de salida balanceada no simétrica (desde aquí ):

Otro circuito de audio equilibrado pero asimétrico (desde aquí ):

Ellos dicen:

El preamplificador es muy similar al preamplificador DoZ: la topología es idéntica, pero se ha modificado para usar un voltaje de suministro más bajo. El amplificador es un circuito de retroalimentación de corriente de Clase A de extremo único, que tiene una linealidad extremadamente buena, un ancho de banda amplio y es incondicionalmente estable. Se recomiendan bolas de ferrita (F1 y F2) en las salidas. Los pines de salida que se muestran son las conexiones normales a un conector de audio XLR, con el pin 1 como tierra, el pin 2 está "activo" y el pin 3 es el retorno de audio ("frío"). La salida en realidad es equilibrada, pero es asimétrica; esto es muy común y muchos micrófonos premium de estudio utilizan la misma idea básica.

Supercat mencionó MIDI, parece que esto usa una conexión asimétrica balanceada:

La página de donde vino lo anterior dice:

De hecho, un objetivo principal del diseño de MIDI, como se ve en la explicación de la especificación eléctrica en el Documento de especificación MIDI, es evitar cualquier bucle de tierra que pueda ocurrir con los cables MIDI. Esto se realiza mediante el uso de un bucle de corriente equilibrado a través de un optoaislador y solo conectando a tierra las salidas MIDI. El conector MIDI IN no está conectado a tierra al chasis del receptor. Cuando se hace correctamente, no hay bucles de tierra y no hay zumbidos u otros ruidos causados ​​por la configuración MIDI.

También esta página tiene información, al igual que Wiki

Citas de lo anterior:

ESP dice:

"El circuito que recibe esta señal en el mezclador se llama amplificador diferencial y esta polaridad opuesta de los conductores es esencial para su funcionamiento". . Esto, como muchas explicaciones impresas (algunas en libros respetables) describe la simetría de la señal, "igual en voltaje pero opuesta en polaridad", pero ni siquiera menciona la característica más importante de una interfaz balanceada.

LA SIMETRÍA DE SEÑAL NO TIENE ABSOLUTAMENTE NADA QUE HACER CON EL RECHAZO DE RUIDO - ¡LA IMPEDANCIA ES LO QUE IMPORTA!

Wiki dice:

En telecomunicaciones y audio profesional, una línea balanceada o un par de señales balanceadas es una línea de transmisión que consta de dos conductores del mismo tipo, cada uno de los cuales tiene impedancias iguales a lo largo de sus longitudes e impedancias iguales a tierra y a otros circuitos. 1La principal ventaja del formato de línea balanceada es el buen rechazo del ruido externo. Las formas comunes de línea balanceada son cable doble, usado para señales de radiofrecuencia y par trenzado, usado para frecuencias más bajas. Deben contrastarse con líneas no balanceadas, como un cable coaxial, que está diseñado para tener su conductor de retorno conectado a tierra, o circuitos cuyo conductor de retorno es realmente tierra. Los circuitos balanceados y no balanceados pueden interconectarse usando un transformador llamado balun. Los circuitos que conducen líneas equilibradas deben estar equilibrados para mantener los beneficios del equilibrio. Esto puede lograrse mediante señalización diferencial, acoplamiento del transformador o simplemente equilibrando la impedancia en cada conductor. Las líneas que llevan señales simétricas (aquellas con voltajes iguales pero opuestos a tierra en cada tramo) a menudo se denominan balanceadas, pero este es un significado completamente diferente. Las dos condiciones no están relacionadas.

Más de Wiki:

Las diferenciales y balanceadas
La mayoría de las explicaciones de líneas equilibradas asumen señales simétricas (antifásicas) pero esto es una confusión desafortunada: la simetría de señal y las líneas equilibradas son bastante independientes entre sí. Lo esencial en una línea equilibrada son las impedancias combinadas en el conductor, la línea y el receptor. Estas condiciones aseguran que el ruido externo afecta a cada tramo de la línea diferencial por igual y, por lo tanto, aparece como una señal de modo común que es eliminada por el receptor. Hay circuitos de control balanceados que tienen una excelente adaptación de impedancia de modo común entre "patas" pero no proporcionan señales simétricas. 6 6Existen señales diferenciales simétricas para evitar la interferencia con otros circuitos: los campos electromagnéticos son cancelados por las corrientes iguales y opuestas. Pero no son necesarios para el rechazo de interferencia de otros circuitos.

Una línea balanceada es una línea de transmisión que consta de dos conductores del
mismo tipo, e igual impedancia a lo largo de su longitud a tierra y otros circuitos.

Una línea desequilibrada es una línea de transmisión, generalmente cable coaxial, cuyos conductores tienen impedancias desiguales con respecto a tierra; en oposición a una línea equilibrada.