Significado da linha de transmissão balanceada?

Pergunta simples, o que significa ter uma linha de transmissão (RS-485 no meu caso) balanceada vs desbalanceada?

As duas linhas de sinal são espelhadas em torno de um ponto de referência central - frequentemente, mas não necessariamente aterrado. Quando um está "alto" em relação ao ponto de referência, o outro é ": baixo" em uma quantidade igual.O nível médio é sempre zero em relação à referência.

Em um sistema digital, o driver aplica + v / -V para, por exemplo, lógico 1 e -V / + V para 0 lógico.

Isso é comparado a um sistema desequilibrado, em que uma linha pode ser considerada a linha de referência (geralmente no solo) e a outra oscila em relação a ela. por exemplo, no sistema RS232 lógico 1 = -12V nominal e lógico 0 = + 12V nominal. Quando um 1 é enviado, as pernas são a -12/0 e quando um 0 é enviado, as pernas estão em +12/0.

Um sistema equilibrado é inerentemente mais imune ao ruído. Se alimentado através de um par trançado, o ruído induzido no par é da mesma amplitude em ambas as pernas e os sinais diferenciais ainda têm a mesma amplitude +/- ou - / + em relação a ele. Portanto, os níveis de ruído podem ser maiores em magnitude do que o sinal e o sistema ainda funcionará.

A telefonia por voz em sistemas telefônicos padrão usa sinais balanceados analógicos. O nível máximo de transmissão é geralmente de -10 dBm, onde 0 dBm = 600 mV em 600 ohms = 1 mW. Os sinais de final de linha do cliente podem estar 10-20 dB abaixo disso e ainda funcionar 'de uma maneira ". Apesar desse baixo nível de sinal, você pode ter muitos volts de ruído induzido (geralmente 50 Hz ou 60 Hz) em um par de cabos e não ouço nenhum "zumbido".
Desequilibre a linha levemente e tudo que você ouvirá será hum.

Equilibrado significa que as impedâncias em cada linha são correspondidas; portanto, qualquer interferência induzirá a mesma tensão em cada linha, que será cancelada pelo receptor diferencial. Os sinais não precisam ser simétricos para que isso funcione.

EDIT - Embora muitas vezes os sinais sejam simétricos, eles não precisam ser para uma conexão balanceada. Aqui está um exemplo de saída balanceada não simétrica ( daqui ):

Outro circuito de áudio balanceado, mas assimétrico ( daqui ):

Eles dizem:

O pré-amplificador é muito semelhante ao pré-amplificador DoZ - a topologia é idêntica, mas foi modificada para usar uma tensão de alimentação mais baixa. O amplificador é um circuito de realimentação de corrente de Classe A de extremidade única, que possui linearidade extremamente boa, largura de banda larga e é incondicionalmente estável. As esferas de ferrite (F1 e F2) são recomendadas nas saídas. Os pinos de saída mostrados são as conexões normais a um conector de áudio XLR, com o Pino 1 como terra, o Pino 2 é "quente" e o Pino 3 é o retorno de áudio ("frio"). A saída é realmente equilibrada, mas é assimétrica - isso é muito comum e a mesma idéia básica é usada por muitos microfones de estúdio premium.

Supercat mencionou MIDI, parece que isso usa uma conexão balanceada assimétrica:

A página que veio acima diz:

De fato, um dos principais objetivos de projeto do MIDI, como visto na explicação das especificações elétricas no Documento de Especificação do MIDI, é evitar loops de aterramento que possam ocorrer com os cabos MIDI. Isso é feito usando um loop de corrente balanceado através de um opto-isolador e aterrando apenas as saídas MIDI. O conector MIDI IN não está aterrado no chassi do receptor. Quando feito corretamente, não há loops de terra e nenhum zumbido ou outros ruídos causados ​​pela configuração MIDI.

Também esta página tem algumas informações, assim como o Wiki

Citações do acima exposto:

ESP diz:

"O circuito que recebe esse sinal no mixer é chamado de amplificador diferencial e essa polaridade oposta dos condutores é essencial para sua operação". . Isso, como muitas explicações impressas (algumas em livros respeitáveis), descreve a simetria do sinal - "igual em voltagem, mas oposta em polaridade" -, mas nem sequer menciona a característica mais importante de uma interface balanceada.

A SIMETRIA DE SINAIS NÃO TEM NADA ABSOLUTAMENTE COM A REJEIÇÃO DE RUÍDO - IMPEDÂNCIA É O QUE IMPORTA!

O Wiki diz:

Em telecomunicações e áudio profissional, uma linha balanceada ou um par de sinais balanceados é uma linha de transmissão composta por dois condutores do mesmo tipo, cada um com impedâncias iguais ao longo de seus comprimentos e impedâncias iguais ao terra e a outros circuitos. 1 1A principal vantagem do formato de linha balanceada é a boa rejeição de ruído externo. Formas comuns de linha balanceada são derivações gêmeas, usadas para sinais de radiofrequência e par trançado, usadas para frequências mais baixas. Eles devem ser contrastados com as linhas desequilibradas, como o cabo coaxial, projetado para ter seu condutor de retorno conectado ao terra, ou circuitos cujo condutor de retorno realmente é terra. Circuitos balanceados e não balanceados podem ser interconectados usando um transformador chamado balun. Os circuitos que conduzem linhas balanceadas devem ser balanceados para manter os benefícios do equilíbrio. Isso pode ser conseguido através de sinalização diferencial, acoplamento de transformador ou simplesmente equilibrando a impedância em cada condutor. As linhas que transportam sinais simétricos (aquelas com tensões iguais, mas opostas, ao terra em cada perna) são frequentemente chamadas de balanceadas, mas esse é um significado completamente diferente. As duas condições não estão relacionadas.

Mais do Wiki:

Balanceado e diferencial
A maioria das explicações sobre linhas balanceadas assume sinais simétricos (antifásicos), mas essa é uma confusão infeliz - a simetria do sinal e as linhas balanceadas são bastante independentes uma da outra. Essencial em uma linha equilibrada são as impedâncias correspondentes no driver, linha e receptor. Essas condições garantem que o ruído externo afeta cada perna da linha diferencial igualmente e, portanto, aparece como um sinal de modo comum que é removido pelo receptor. Existem circuitos de acionamento balanceados que possuem excelente correspondência de impedância no modo comum entre "pernas", mas não fornecem sinais simétricos. 6Sinais diferenciais simétricos existem para evitar interferência com outros circuitos - os campos eletromagnéticos são cancelados pelas correntes iguais e opostas. Mas eles não são necessários para rejeitar interferências de outros circuitos.

Uma linha balanceada é uma linha de transmissão que consiste em dois condutores do
mesmo tipo e impedância igual ao longo de seu comprimento para o terra e outros circuitos.

Uma linha desequilibrada é uma linha de transmissão, geralmente cabo coaxial, cujos condutores têm impedâncias desiguais em relação ao terra; ao contrário de uma linha equilibrada.