關(guān)于增量編碼器的四種輸出信號詳解（TTL電平、5V差分、長線驅(qū)動、RS422等）

Hengstler編碼器關(guān)于增量脈沖信號的方波，以電壓的高低（開關(guān)）電平脈沖式變化，與正余弦模擬量信號不同，方波脈沖信號是數(shù)字式開關(guān)邏輯信號。在高電平的時(shí)候邏輯為1，低電平的時(shí)候邏輯為0，這種編碼方式稱為編碼的正邏輯。反之以高電平為“0”低電平為“1”的編碼方式為負(fù)邏輯。絕大部分亨士樂編碼器默認(rèn)正邏輯，部分日系編碼器（NPN）為負(fù)邏輯。

方波脈沖輸出有多種形式。


TTL（transistortransistorlogic），TTL信號是數(shù)字信號的基礎(chǔ)，通常我們采用二進(jìn)制來表示數(shù)據(jù)。TTL電平信號規(guī)定，+5V等價(jià)于邏輯“1”，0V等價(jià)于邏輯“0”。這樣的數(shù)據(jù)通信及電平規(guī)定方式，被稱做TTL（晶體管-晶體管邏輯電平）信號系統(tǒng)。這是計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部各部分之間通信的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。TTL更多的是用于電路設(shè)計(jì)，各種芯片單片機(jī)的輸入輸出是TTL信號，它是相對于外部電纜傳輸?shù)妮^高電平HTL信號的低電平（5V），定義的數(shù)據(jù)1（5V）和0（0V）的邏輯電平信號。

5V差分信號：差分是以兩個(gè)信號之間的電壓差經(jīng)數(shù)學(xué)比較處理的概念，在增量脈沖信號中，它表明有每兩個(gè)信號一組，各自為反相（180度相位差）。5V差分信號是TTL信號每兩個(gè)信號一組，例如A+對A-，當(dāng)A+在5V=1的時(shí)候，A-在0V=0，邏輯等價(jià)與“1”；當(dāng)180度反相時(shí)A+在0V的時(shí)候，A-在5V，邏輯等價(jià)與“0”。

僅僅是在差分信號的定義上，兩個(gè)信號是平等的可以互換的，互換后邏輯反相。例如編碼器的5V差分信號A+與A-是可以互換接線的，互換后相位反180度，也即是信號增量方向與編碼器旋轉(zhuǎn)方向反向了，可以用這個(gè)方法改變Hengstler編碼器輸出方向。

差分信號的目的是接收端可以通過差分信號處理消除傳輸線上的共模干擾。


差分信號在雙絞線上的傳輸，抗干擾能力較強(qiáng)。差分的兩個(gè)信號交替高低電平信號變化，在一對雙絞線上配對傳輸，對外界的電磁場貢獻(xiàn)平均為無變化的，外界干擾變化的電磁場對其作用也就達(dá)到最小。雙絞的“絞”起來的作用，一是同時(shí)對于信號電流流向所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的反旋，以抵消因電流流向的法拉底原理產(chǎn)生的磁場；另一個(gè)是在雙絞線配對的兩個(gè)信號之間的電磁場平衡，防止這兩個(gè)信號之間串音，尤其是信號頻率較高的時(shí)候的串音。因此雙絞絞起來的節(jié)據(jù)與設(shè)計(jì)的需要傳輸信號的主要頻段有關(guān)。

差分信號以及配對的使用雙絞屏蔽線傳輸，是信號輸出與傳遞的較佳的具有電磁兼容性EMI和抗干擾特性。

差分信號的形式不僅僅是5V，不僅僅是方波信號。例如也可以是較高電平的5——30V的HTL信號的含反相差分，HTL-6；或者也可以是正余弦模擬量SINCOS信號，也是差分式的。

在5V差分信號的定義上，比TTL多了一點(diǎn)內(nèi)容，就是兩個(gè)互為反相信號一組的TTL信號。


長線驅(qū)動信號（linedriver）：是指發(fā)送端與接收端有一對配對的長線驅(qū)動器，它們各自有正負(fù)兩個(gè)管腳，當(dāng)發(fā)送端正管腳為高電平往外推送信號電流時(shí)，接收端的正管腳為低電平往里拉信號電流（推拉式）。此時(shí)電流的方向與信號流的方向一致，視為邏輯1。

當(dāng)亨士樂編碼器發(fā)送端正管腳為低電平時(shí)，接收端的正管腳為高電平，發(fā)送端相當(dāng)于往里拉電流，電流方向與信號流方向是反的，此時(shí)視為邏輯0。在發(fā)送端前面送入5VTTL信號，在接收端經(jīng)過差分后再送出5VTTL的信號。

長線驅(qū)動信號是有發(fā)送端與接收端各有一個(gè)長線驅(qū)動器配對，在邏輯1和邏輯0時(shí)都有信號放大推拉，并也是差分式的。信號走輸入單極性TTL~長線驅(qū)動（配對的推拉驅(qū)動）~接收端差分~單極性TTL輸出（進(jìn)計(jì)數(shù)器等）。由于有接收端配對的推拉驅(qū)動，長線驅(qū)動信號傳輸距離更“長線”。

典型的長線驅(qū)動器26LS31與26LS32配成一對。為5V的差分式的。

長線驅(qū)動是基于一對配對的長線驅(qū)動器的偏向于對電子器件的描述，這種傳輸方式抗干擾強(qiáng)，驅(qū)動傳輸距離遠(yuǎn)，一般對于Hengstler編碼器的5V差分長線驅(qū)動的描述可以傳400米（用專業(yè)的編碼器雙絞屏蔽電纜）。

長線驅(qū)動信號的定義往往取決于配對的長線驅(qū)動器件。不局限于5V。

長線驅(qū)動與5V差分的不同：

5V差分有兩種可能性：

三線制，電流回路對0V


二線制,電流回路不對0V


長線驅(qū)動只有第二種二線制的，電流回路不對0V。

RS422信號：ElectronicIndustriesAssociation(EIA)國際電工協(xié)會(EIA)定義的一個(gè)更廣泛的信號標(biāo)準(zhǔn)。RS-422標(biāo)準(zhǔn)全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”。接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動器采用差模傳輸，雙絞線。

RS422與TTL區(qū)別：不一定是5V，可以是5到24V；RS422定義了A+與A-的差模傳輸方式。


RS422與5V差分的區(qū)別：信號電壓范圍更廣，對于差分的數(shù)學(xué)與物理界面、傳輸?shù)碾娎|與接口接插頭等都有定義。在三線制模式，A+或A-即使在低電平，也可以大于0V。RS422信號的這種基點(diǎn)電壓大于0V，可以在傳輸線上允許有因阻抗而有電壓衰減，但差模后仍然能保持大于等于5V的差模電壓，因此傳輸距離可能比長線驅(qū)動的更遠(yuǎn)。其傳輸距離長度與信號頻率有關(guān)，在較低的信號頻率下最遠(yuǎn)可傳輸1000米。

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