ผลของการจับคู่ความต้านทานระหว่างสายโคแอกเซียล 50 และ 75 โอห์มสำหรับ 10 Mbit / s, สัญญาณที่เข้ารหัสแบบแมนเชสเตอร์ (20 MHz)

TL, DR:

นี่เป็นข้อความค่อนข้างมากเพราะฉันได้รวมข้อมูลเบื้องหลังไว้มากมาย อย่างไรก็ตามในที่สุดจะมีคำถามที่ดีและแม่นยำ: ฉันควรใช้เครือข่ายจับคู่ความต้านทานเมื่อเชื่อมต่อสายเคเบิลของความต้านทานต่าง ๆ เช่น 50 Ωและ 75 Ω คำตอบที่เป็นไปได้น่าจะเริ่มต้นด้วย "ขึ้นอยู่กับ ... " และนี่คือเหตุผลที่ฉันให้ข้อมูลเบื้องหลังมากมายก่อน

Intro

ฉันต้องการกำจัดสายเคเบิล Ethernet ที่ทิ้งลงตามบันไดบ้านของฉัน สายเคเบิลโคแอกซ์ที่มีอยู่เดิมที่ฉันเคยติดตั้งไว้สำหรับทีวีดาวเทียมดูเหมือนว่าจะเป็นทางเลือกที่ซ่อนอยู่ในผนังอย่างหมดจด เมื่อฉันกำลังจะซื้อกล่องเล็ก ๆ ที่เหมาะสมสำหรับอีเธอร์เน็ต - เสาอากาศ - สไตล์ - เล้าโลม (75 Ω, สามารถบางอย่างเช่น 270 Mbit / s) ฉันจำได้10base2 - ระบบอีเธอร์เน็ต BNC / RG58 โคแอกเชียลเก่าที่ดีและตัดสินใจว่า 10 Mbit / s นั้นมากเกินพอสำหรับความต้องการของฉัน ตลาดมือสองสำหรับฮับที่มีตัวเชื่อมต่อ BNC หรือแม้แต่ "อีเธอร์เน็ตคอนเวอร์เตอร์" (แม้แต่คู่ที่บิดเบี้ยว) ก็ยังดีมาก สิ่งเดียวที่ฉันไม่แน่ใจเกี่ยวกับคือปัญหาความต้านทาน 10base2 ใช้การติดตั้ง 50 with พร้อมสาย RG58 และ coax ใด ๆ สำหรับระบบเสาอากาศในบ้าน (เช่นสายเคเบิลสำรองของฉันสำหรับทีวีดาวเทียม) มีความต้านทาน 75 Ω

ตอนนี้ฉันมีความสุขที่ได้รายงานว่า 10base2 นั้นแข็งแกร่งพอที่จะรับมือกับการใช้งานที่ไม่เหมาะสมผ่าน 10 ... 20 ม. ของ coax 75 inappropriate ที่ไม่เหมาะสม ที่นั่นฉันแก้ไขมัน! เย้!

อย่างไรก็ตาม ...

ฉันยังสงสัยอยู่ว่าการแฮ็คที่ฉันทำนั้นแย่มาก (เช่นเดียวกับ: เพิ่งจะดีพอ) หรืออาจเป็นที่ยอมรับได้ ฉันดูสัญญาณด้วยสโคป การตั้งค่าเป็นดังนี้:

โดยไม่มีการจับคู่ระหว่าง 50 50 และ 75 Ωของ coax ผลลัพธ์จะแสดงจำนวนเสียงสะท้อนที่ชัดเจน แม้จะมีข้อเสียเปรียบนี้ "ตา" ยังคงเปิดกว้างและตัวถอดรหัสสามารถทำงานได้อย่างมีความสุขส่งผลให้สูญเสียแพ็กเก็ตเท่ากับศูนย์ เรากำลังดูการรวมกันของสัญญาณที่ส่งและรับโดยฮับอีเธอร์เน็ตใกล้ออสซิลโลสโคป ตัดสินโดยส่วน "สะอาด" สัญญาณที่ส่งมีประมาณ 1.9 V _pkpkและสัญญาณที่ได้รับมี 1.6 V pkpk หากปลอดภัยที่จะสมมติว่าไดรเวอร์ทั้งสองมีเอาต์พุตที่มีแอมพลิจูดเดียวกันเราสามารถคำนวณการสูญเสียที่แนะนำโดยสายเคเบิล: 20 × log (1.6 / 1.9) dB = 1.5 dB ดีพอเพราะการคำนวณ coax ทั่วไป 15 ม. ที่ 6.6 dB / 100 m ให้ผล 1 dB

เสียงจะลดลงอย่างมากเมื่อมีการเชื่อมต่อเครือข่ายที่ตรงกันที่ใกล้หรือไกลสุดของส่วน 75 of ของ coax ดูเหมือนว่า (เครดิตแหล่งที่มานี้ ) ...

ด้วยเครือข่ายที่ตรงกันที่ใกล้จะสิ้นสุด ... ... ยังมีภาพสะท้อนบางส่วนที่มองเห็นได้เดินทางกลับจากปลายสุดที่ไม่มีใครเทียบ

ด้วยเครือข่ายที่ตรงกันที่ปลายสุดจะต้องมีการสะท้อนตามสายสั้น 50 between ที่ค่อนข้างสั้นระหว่างฮับและความไม่ต่อเนื่องที่ติดป้ายว่า "ใกล้" แต่เมื่อฉันได้เรียนรู้จากเพื่อนขอบเขตไม่สามารถ "เห็น" พวกเขาเพราะพวกเขาถูกดูดซึมโดยคนขับ นอกจากนี้ส่วนหนึ่งของสัญญาณจากไดรเวอร์ "ไกล" จะถูกสะท้อนและเดินทางกลับไปตามสายเคเบิล 75, และสิ้นสุดลงในเครือข่ายที่ตรงกันที่ปลายสุด:

เมื่อเปรียบเทียบกับการตั้งค่าที่ไม่มีใครเทียบความกว้างของสัญญาณจากปลายสุดจะลดลงครึ่งหนึ่ง (-6 dB) และนี่เป็นข้อตกลงที่ดีกับทฤษฎีที่ทำนายการสูญเสีย 5.6 dB ผ่านเครือข่ายและอิมพีแดนซ์ของมัน "ดู" เข้าไป

งานทั้งหมดข้างต้นกล่าวคือไม่มีเครือข่ายที่ตรงกันหรือเครือข่ายที่ตรงกันหนึ่งเครือข่ายที่ใกล้หรือไกลสุด "งาน" หมายความว่าฉันสามารถping -fใช้เซกเมนต์ได้หลายชั่วโมงโดยไม่ต้องแพ็คเก็ตที่สูญหาย

ตอนนี้ทำไมไม่ใช้เครือข่ายที่ตรงกันสองแห่งที่ "ใกล้" และ "ไกล" ดี 10base2 ถูกออกแบบมาสำหรับความยาวสูงสุด 185 m ของ RG58 มีการสูญเสีย 6.6 dB / 100 m หรือ 12.2 dB / 185 m ดังนั้นเครือข่ายการจับคู่ความต้านทานสองตัวของฉันจะกินสัญญาณเกือบทั้งหมดแล้วทำให้ฉันใกล้เคียงกับขีด จำกัด ที่อนุญาตซึ่งรวมถึงสายเคเบิลแล้วการสูญเสียมากเกินไปโดยสิ้นเชิง ฉันยังคงสงสัยว่าโซลูชันที่ใช้หม้อแปลงไฟฟ้าที่สูญเสียต่ำจะทำงานได้เพราะฉันคิดว่า 10base2 ("cheapernet") ต้องการเส้นทาง DC: "DC LEVEL: ส่วนประกอบ DC ของสัญญาณต้องอยู่ระหว่าง 37 mA และ 45 mA ค่าความคลาดเคลื่อนที่นี่นั้นแคบเนื่องจากตรวจพบการชนโดยการตรวจสอบระดับ DC เฉลี่ยบน coax " ( ที่มา: p.4 ; สำรองด้วยแผ่นข้อมูลนี้) จากนั้นอีกครั้ง; เครือข่ายการจับคู่ตัวต้านทานจะทำให้ DC ไบอัสมีปัญหา ...

หลังจากนั้น,

... คำถามสั้น ๆ อีกครั้ง: ฉันควรใช้เครือข่ายการจับคู่ความต้านทานเมื่อเชื่อมต่อสายเคเบิลของอิมพิแดนซ์ที่แตกต่างกันเช่น 50 Ωและ 75 Ω

อะไรก็ได้ระหว่าง "ฉันชอบการตั้งค่าที่ไม่มีใครเทียบ / จับคู่เพราะฉันชอบสิ่งนี้ / ที่ oscillogram ดีกว่า" เพื่อตอบด้วยข้อมูลพื้นหลังมากมายบน RF หรือฮาร์ดแวร์ระดับต่ำของ 10base2 นั้นได้รับการชื่นชมอย่างมาก

แก้ไข

หากคุณมีการเข้าถึงด้านในของ Coaxial Transceiver Interface (CTI) คุณสามารถปรับเปลี่ยนวงจรระหว่างชิป ( 8392ดูเหมือนว่าจะเป็นประเภทที่ทำโดยผู้ผลิตจำนวนมากและประเภทที่ใช้เกือบเฉพาะสำหรับสวย ๆ อินเตอร์เฟสทำโดยทุกคนสำหรับอะแดปเตอร์ 10base2) และตัวเชื่อมต่อ BNC การแลกเปลี่ยนสำหรับสายเคเบิลที่มี 75 Ωและ 93 possible เป็นไปได้ด้วยค่าใช้จ่ายของความยาวบัสที่อนุญาต เซมิคอนดักเตอร์แห่งชาติทำบันทึกย่อของแอปพลิเคชันในหัวข้อนี้ที่เรียกว่าAN-620 (pdf, ก.ย. 1992)

แต่แม้หลังจากค้นหา app'note นี้มันจะเป็นการดีถ้าคุณพบข้อมูลพื้นหลังเกี่ยวกับสิ่งที่อยู่ใน 8392 นั่นคือสิ่งที่เราจะต้องใช้เพื่อสร้างส่วนต่อประสานโดยใช้ชิ้นส่วนแยกและอาจมีตรรกะกาวและ opamps

ค่าสัมประสิทธิ์การ ref เนื่องจากความต้านทานไม่ตรงกันคือ: -

$\dfrac{R-Z_o}{R+Zo}$

โดยที่ Zo คือความต้านทานของสายเคเบิลและ R คือความต้านทานแหล่งจ่ายหรือโหลด

และสำหรับการตั้งค่า 50/75 โอห์มของคุณคือ -0.2 สัญญาณที่คุณวางลงบนสายเคเบิลของ (พูด) 3Vp-p จะสร้างการสะท้อนของ 0.6Vp-p มันมากเกินไปหรือเปล่า มันไม่ดี แต่ก็ไม่ได้แย่อย่างแน่นอน

ประสบการณ์ที่¹แสดงให้เห็นว่าเครือข่ายการจับคู่ตัวต้านทานเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับ 10 ฐาน 2 อีเธอร์เน็ตเพียงแค่แวบแรก มันช่วยปรับปรุงสถานการณ์เมื่อมันมาถึงคุณภาพของสัญญาณ RF แต่ฉันได้มองข้ามปัญหาที่เกิดจากวิธีที่ 10 ฐาน 2 จัดการการตรวจจับการชนซึ่งเป็นผลกระทบความถี่ต่ำและสามารถเข้าใจได้โดยการพิจารณา DC อย่างง่าย

การเชื่อมต่อจะทำงานได้ดีที่สุดโดยไม่ต้องมีเครือข่ายจับคู่ความต้านทานแบบ Resisitive ระหว่างการยกเลิก 50 Ωและ 75 Ωสายเคเบิล

การสะท้อนสัญญาณและการโอเวอร์โหลดที่เกิดจากความไม่ตรงกันจะไม่รบกวนตัวรับส่งสัญญาณมากนัก แต่การตรวจจับการชนจะมองไปที่กระแสเฉลี่ย (กรอง) ลงในสายเคเบิลและด้วยเครือข่ายการจับคู่ตัวต้านทานบางครั้งระดับปัจจุบัน ทั้งหมดนี้พิจารณาจากกระแสตรงที่สร้างขึ้นโดยแรงดันไฟฟ้าของเครื่องส่งสัญญาณที่ตกลงมาในช่วง 50 Ωของสายเคเบิล (I = U / R) การเพิ่มเครือข่ายตัวต้านทานจะสร้างเส้นทางคู่ขนานไปที่จุดสิ้นสุดและเพิ่มกระแส DC บางครั้งสิ่งนี้อาจยุ่งกับการตรวจจับการชนกันของข้อมูล จากประสบการณ์ของฉันสิ่งนี้จะเกิดขึ้นในวันที่ฤดูร้อนที่มีระดับความชื้นสูงอาจเป็นเพราะการรั่วไหลของกระแสตรงที่เพิ่มขึ้นตามความเป็นฉนวนในเล้าโลม

TL, DR: 10 ฐาน 2 จะจัดการกับการถูกส่งมากกว่า 75 Ωเสาอากาศที่หลอกลวงได้อย่างง่ายดาย การสะท้อนแสงและผลข้างเคียงอื่น ๆ ของส่วน RF ของสัญญาณนั้นไม่ได้เกี่ยวข้อง อย่างไรก็ตามการตรวจจับการชนนั้นมองที่กระแสความถี่ต่ำและต้องการตัวต้านทานการเลิกจ้าง 50 two สองตัวที่ปลายแต่ละด้านของ coax การเพิ่มตัวต้านทานจะเปลี่ยนความต้านทานกระแสตรงของ (50 Ω) / 2 = 25 Ωและทำให้วงจรตรวจจับการชนกันทำงานไม่ได้

เมื่อได้อ่าน internets ^TMและได้พูดคุยกับผู้เชี่ยวชาญด้าน LAN ในโรงเรียนเก่าได้แสดงให้เห็นแล้วว่านี่เป็นความเข้าใจผิดที่พบบ่อยมาก ดังนั้นโปรดแก้ตัวอักษรตัวหนาที่ด้านบน ความเข้าใจผิดยังอยู่ในวิกิพีเดียตามที่คำถามนี้แสดงให้เห็น

เชิงอรรถ:

¹เมื่อมองไปที่วันที่ของคำถามเดิมฉันสังเกตว่าระบบที่มีและไม่มีเครือข่ายการจับคู่แบบต้านทานมีการใช้งานมานานกว่าสองปีแล้ว ฉันมีปัญหาในวันที่อากาศร้อนในฤดูร้อนปี 2558 จากนั้นฉันลบเครือข่ายการจับคู่แบบต้านทานและไม่มีปัญหาเลย