信号线缆布线误差计算方法

shuszhao

在信号线上遇到干扰，常有加磁珠滤除的措施；实际布线中，因为走线工艺不便，不得不会考虑非同步走线方式。凡此类问题，均易因为差分信号间的传输路径衰减程度不等而产生在输出端的误差，这种误差往往会影响到输出误差的百分之几，对数字电路工作状态影响不大，但对模拟量的精密放大电路，则很难接受。这就是写本文的起因。
不过，即使就算误差影响不大的电路，了解下这个计算的方法也对开拓设计思路有百利而无一害。下面通过案例说明。
如图1，L1和L2两条差分线，长度差a=L1-L2，在放大器输入端的电压为U1和U2，差分信号△U=U1-U2，输入到放大器K后，经放大K倍，输出为V±△V。

                               
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然后是计算到线上的走线电感，如图2的计算公式。
如果是低频或直流信号，则用走线电阻这个指标。走线电阻的最简方法是用毫欧表测量，直接测两条线的阻值△R=R2-R1。
下面以走线电感计算来说明，电阻的计算同理且较简单，留下列位回去自己分析练习了。
在线缆不等长的时候，△U的误差则由L2-L1的长度差导致的电感差异引起信号衰减程度不同，△U=U1-U2+wL*i（i为电流，取最大值的时候）。
放大器的输出误差△=wL*i，输出误差△V=k*△=KwLi。
系统误差要求△V/V≤误差百分比（如5%），V是满量程值，△V是最大误差值，f是信号最高频率（w=2πf），则不等式就转化成了图2公式中l和d与误差5%之间的关系。剩下的就是数学计算了。计算器可以作为很好的助手，反正又不是大学的考试现场，没人抓的。
信号线上串磁珠或小电阻的计算基本同理，不过就是把磁珠的直流阻抗和交流阻抗上产生的压降作为误差来源，经过放大后产生误差而已了。可自行推导。