GBT7619-1987在数据通信领域中通常同集成电路设备一起使用的平衡双流接口电路的电气特性.pdf

中华人民共和国国家标准 在数据通信领域中通常同集成 电路设备一起使用的平衡双流 接口电路的电气特性 发布实施 国 家 标 准 局 发 布 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 在数据通信领域中通常同集成 电路设备一起使用的平衡双流 接口电路的电气特性 国家标准局批准实施 引言 本标准等效采用国际电报电话咨询委员会建议在数据通信领域中通常同集 成电路设备一起使用的平衡双流接口电路的电气特性 本标准规定了任意直流失调电压的差分信号 平衡 接口电路发生器 接收器和互连导线的电气特 性 平衡发生器和负载部件的设计应对邻近的平衡或采用波形整形的非平衡接口电路 见 能产生最小的相互干扰 本标准涉及的平衡接口电路由平衡发生器通过一对平衡互连导线连到一平衡接收器构成 对平衡 发生器来说 两输出端对地电位的代数和对所有发送信号均保持恒定不变 对地的阻抗相等互连线对 的平衡度以及其它必要的参数有待进一步研究 下列附录可对某些应用场合提供使用指导 附录与其它接口的兼容性 补充件 附录电缆与端接 补充件 附录多点工作 补充件 注满足本标准电气特性的发生器和各种负载设备不需要在规定的整个信号速率范围内进行工作可把这些设备 设计得能够在较窄的速率范围内进行工作以便更经济地满足特殊要求尤其是在较低的信号速率时更是这 样 本标准叙述了可以用来验证某些参数的测量方法 但为保证与本标准的要求一致 需要进行哪些测 量可由制造厂家自己决定 应用场合 本标准中规定的诸电气特性 适用于数据信号速率高达兆比特 秒的接口电路 并主要用于以集 成电路技术实现的数据终端设备和数据电路终接设备中 本标准一般不用于以分立元件技术实现的设备对以分立元件技术实现的设备采用 非平衡双流接口电路的电特性 所规定的电气特性更适合 图列出了典型应用场合 平衡接口电路主要打算在较高的数据信号速率下使用 但在下列情况 尽管数据信号速率较低 也 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 可能有必要使用这种电路 互连电缆长度超出了非平衡接口电路能正常工作的限度 外界的噪声源使非平衡接口电路不能正常工作 必须把对其它信号的干扰减至最小 图平衡接口电路的典型应用 接口电路的符号表示 图 图平衡接口电路的符号表示 发生器在与点间的输出电压发生器在与点间的电压 发生器在与点间的电压接地电位差电缆端接阻抗 接口点零伏参考点 w w w . b z f x w . c o m 注图中给出了二个接口点发生器 不包含互连电缆 的输出特性在 发生器接口点 加以规定接收器必须响 应的电气特性在 负载接口点 加以规定 如果有关规定有要求点和点可以和保护地相连 接口两侧的设备可以有任意组合的发生器和接收器因此 在图接口电路的符号表示中 规定了 一个发生器接口点和一个负载接口点 就数据传输的应用而言 一般互连电缆由提供这就产生了加电缆与之间的分界 线 这条线也叫做接口点 而且在实际上是以连接器实现的 这种应用实际上在两个方向都需要有接口 电路 这就导致图中所示的情况 图接口的实际表示 注零伏参考接口点可以通过信号地线相连 如果有关规定有要求 信号地线可进一步与外部保护地线相连 配合这种电气特性规范使用的连接器类型视应用而定 在通过电话型设施进行数据传输时 应使用符合 数据通信插针及插针接口连接器和插针分配 规定的芯连接器 在通过 数据网设施进行数据传输时 则使用数据通信插针接口连接器和插针分 配 规定的芯连接器 发生器输出信号极性和接收器有效电平 发生器 发生器的信号状态规定用图所示的输出点与之间的电压来表示 当数据电路发送信号状态空号或控制和定时电路发送 通 状态时 输出点对点来说为 正 当数据电路发送信号状态传号 或控制和定时电路发送 断 状态 输出点对点来说为负 接收器 接收器的差分有效电平如表所示 表中和分别为和点相对于点的电压 表接收器有效电平 数据电路 控制和定时电路断通 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 发生器 输出电阻和直流失调电压 发生器与点之间总的输出电阻应等于或小于而且对点应有足够的平衡度 静态 和动态二种情况下所要求的平衡度有待于进一步研究 发生器直流失调电压 见款中所述 在所有工作状态下都不应超过 静态参考测量 发生器的诸特性是根据图所示和款中所述的测量确定的 图发生器参数参考测量 开路测量 图 在与点之间接一个的电阻来进行开路测量在二进制的任何一个状态下 差分电压 的数值不应大于和的数值也应不大于 端接测量 图 在输出点与之间串接两个的电阻作为测试负载 差分电压不应小于或数 值的以大者为准对相反的二进制状态的极性应当相反和的数值差应小于 测试负载的中心与点之间测得的发生器失调电压的数值应不大于在二进制的两 个状态下值的差应小于 w w w . b z f x w . c o m 注在某些情况下 这种测量并不能确定发生器内部输出阻抗对点的平衡程度 为保证发生器输出阻抗有足够的 平衡度是否有必要再作一些附加的测量 还有待进一步研究 短路测量 图 输出点和对点短路 在两种二进制状态下 流经输出点和的电流均不应超过 断电测量 图 在断电情况下 每个输出点与点之间加和之间的电压 输出漏电流和 的数值不应超过 动态电压平衡度和发生器输出上升时间测量 图 测量方法如图所示 在输入端加上一个标称信号码元持续时间为由交替的和组成的测 试信号 输出信号在从二进制的一种状态跃变到另一种状态期间其幅度的变化在之间应 是单调变化的 并应在或内 以大者为准 完成 此后信号电压的变化不应超过稳态值的 由于不平衡而产生的电压不应超过峰 峰值的数值是暂定的 该值还有待于进一 步研究 以便确定是否应把持续时间极短的电压峰值也考虑进去 图发生器动态平衡度和上升时间测量 负载 特性 如图所示 负载由接收器和一可选用的电缆端接电阻组成 接收器的诸特性是根据图 图和图所示和和条中所述的测量确定的 用具有输入阻抗高 差分输入门限变化范围 小和内部偏压幅度小 不超过的差分接收器电路能满足那些要求 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 就电气特性来说 该接收器和接收器规定的电气特性是相同的 接收器输入电压 电流测量 图 当电压或在之间变化 而电压或保持在零伏时 所产生的输入电流 或应保持在图所示的阴影范围内这些测量是在接收器电源接通和断开的条件下进行的 图接收器输入电压 电流测量 直流输入灵敏度测量 图 在的整个共模电压范围内 接收器将不要求大于的差分输入电压就 可正确地呈现预定的二进制状态将的极性倒转 应能使接收器呈现出相反的二进制状态 出现在接收器任一输入端与地端之间的最大电压 信号加上共模电压 不应超过这种情况下 不应造成接收器错误动作 接收器应允许把最大为的差分电压跨接在其两输入端上而不致引起损 坏 在图中规定的输入电压和的各种组合情况下 接收器应保持规定的输出二进制状态 而且 不应损坏 注设备的设计者应考虑到 在噪声存在时 缓慢的信号跃变可能在接收设备中引起不稳定性或振荡状态 所以应 当采取适当的技术 例如 可以把适当的滞后作用引入接收器来防止这种现象的发生 w w w . b z f x w . c o m 外加电压产生的输 入电压 输出二进 制状态 测量目的 不作规定保证不损坏接收器的输入 保证在时正确地工作 保持正确的逻辑状态 门限测量 图接收器输入灵敏度测量 输入平衡度测量 图 接收器输入电阻和内部偏压的平衡度应能使接收器在图所示及如下所述的情况下保持处于预期 的二进制状态 而在之间变化 而在之间变化 而为在最高使用数据信号速率下 峰 峰值为的方波 这条件是暂定 的 有待于进一步研究 而为在最高使用数据信号速率下 峰 峰值为的方波 这条件是暂定 的 有待于进一步研究 注的值是暂定的 有待于进一步研究 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 图接收器输入平衡度测量 端接负载 电缆端接阻抗的使用是任选的 这取决于使用接口电路的特殊环境 见附录但在任何情况 下 总的负载电阻不应小于 环境限制 为使平衡接口电路能在兆比特 秒的数据信号速率范围内进行工作 应满足下述条件 每条接口电路都应有一对平衡互连线 每条接口电路都必须适当地进行端接 见附录 接收器总的共模电压小于峰 峰值 接收器的共模电压是下述几种电压最坏情况的组合 发生器和接收器的接地电位差图 把电缆在发生器端的与点连在一起时 接收器的或与点之间测得的纵向感应峰 值随机噪声电压 发生器的直流失调电压 如果有的话 如果发生器是不产生直流失调电压的 那么上述和两项的和 它是由于接口电路环境引起的共 模电压分量其峰值必须小于 电路保护 符合本标准规定的平衡发生器和负载设备 在下述情况下不应损坏 发生器开路 互连电缆的导线之间短路 一条或二条导线与或点之间的短路 上述和两项故障可能使接口电路设备的功耗接近于典型的集成电路插件可以允许的最大功 耗所以要提醒用户注意 在单个集成电路插件中包含多个发生器和接收器的地方 为了不产生损坏插 件的现象 任何时刻每个插件只允许出现一个这样的故障 还应提醒用户注意 符合本标准规定的发生器和接收器可能受加在它们输入或输出点与点和 点 图之间不适当电压的影响而损坏在有可能会无意地把互连电缆接到别的电路或可能会暴露在 严重电磁干扰环境中的那些使用场合 应采取保护措施 发生器断电或电路故障的检测 某些应用需要检测接口电路的各种故障状态 例如 w w w . b z f x w . c o m 发生器断电状态 接收器未与发生器互连 互连电缆开路 互连电缆短路 负载的输入信号不正常 保持在跃变区之内 当某些特殊的应用要求检测一种或多种故障状态时 对负载还需要增加一些规定 同时必须确定下 述项目 哪些接口电路需要故障检测 必须检测什么样的故障 当检测到某一故障时 必须采取什么行动 例如接收器必须呈现哪一种二进制状态 接收器 或负载 对故障状态的解释是根据应用而定的 每种应用都可使用下述分类的一种组合 第类无解释接收器或负载无故障检测能力 第类数据电路呈现二进制状态控制和定时电路呈现 断 状态 第类数据电路呈现二进制状态 控制和定时电路呈现 通 状态 第类特殊解释接收器或负载为解释故障状态提供一特殊指示 这个特殊指示还需要研究 将电路故障检测与符合上述类型规定的接口电路联系在一起是接口的功能和规程特性规定的问 题 在电话自动交换网接口中 监控电路故障状态的接口电路见数据终端设备和 数据电路终接设备之间的接口电路定义 的说明 在数据网接口中 监控电路故障状态的接口电路见公用数据网上数据终端设备 与数据电路终接设备间的互换电路定义表 中条注 所需的接收器故障检测类型在有关的标准中规定 在实际接口点上的测量 为确保接口正常工作 维护人员可以下述内容为依据对接口进行检查 基本测量项目 所有工作状态下发生器直流失调电压的幅度 开路测量 端接测量 短路测量 动态电压平衡度和上升时间测量 直流输入灵敏度测量 可选择测量项目 发生器点之间总的电阻应等于或小于并对点有足够的平衡度 至于所需的动态 和静态平衡度有待进一步研究 断电测量 接收器输入电压 电流测量 输入平衡度测量 电路故障检测功能的检查 见第章 不必测量项目还有待进一步研究 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 附录 与其它接口的兼容性 补充件 在同一接口中 本标准和接口电路的兼容性 本标准规定的电气特性设计成允许在同一接口中使用非平衡电路 见和平衡电路 例如 平衡电路用于数据和定时电路 而非平衡电路用于控制电路 本标准与的互通 本标准与规定的差分接收器的技术规范在电气特性方面是相同的因此有可能把接口一 侧使用规定的接收器和发生器的设备与在接口另一侧使用本标准规定的发生器和接收器的 另一设备连接起来使用 这样的互连将导致在一个方向采用符合本标准的接口电路 而在另一方向采用 符合的接口电路在打算采用这种互通方式的地方 必须考虑下述各种技术问题 互连电缆的长度受接口一侧按工作的接口电路性能的限制 在采用本标准的设备中 如配有供选用的电缆端接电阻则必须去掉 在采用的设备中接收器应属于第一类接收器 本标准与建议调制速率为波特的调频音频电报系统的标准化 的互通 采用本标准规定的接口电路不能与采用建议规定的平衡接口电路互通 附录 电 缆 与 端 接 补充件 本标准未规定互连电缆的电气特性 本附录就电缆长度 平衡度以及端接电阻会造成的各种工作限 制给以说明 电缆 在整个电缆长度上 线对的两条导线就下述各项参数基本上应具有相同的数值 对地电容 纵向电阻和电感 对邻近电缆和电路的耦合 电缆长度 在点对点应用时 连接发生器和负载的电缆最大可允许长度是数据信号速率的函数 该长度还受可 容许的信号失真度以及诸如接地电位差和纵向噪声等环境限制的影响增加发生器和负载之间的距离 可能会增加接地电位差的影响 图中的电缆长度与数据信号速率的关系曲线可以作为使用指南 图平衡接口电路的数据信号速率与互连电缆长度的关系 这些曲线是根据使用双绞电话电缆 线径为在未采取端接和端接一个电阻负载情 况下的实验数据得出的 曲线表示的电缆长度限制是根据假定在负载上按如下信号质量要求时得出的 信号上升和下降时间等于或小于信号码元持续时间的一半 发生器和负载之间最大的电压损耗为 在数据信号速率较高时曲线是倾斜的 见图它表示由于假定的信号上升和下降时间要求而确 定的电缆长度限制由于最大可允许的衰耗假定为所以电缆长度的最大限制就定为了 这些曲线是在假定已满足本标准所规定的环境限制下得出的 在数据信号速率较高时 由于电缆不 够理想和共模噪声的缘故这些条件是较难满足的在图所示的数据信号速率和电缆长度关系曲线 范围内工作 通常能保证接收器输入端信号的失真度是可以接受的然而 很多应用场合可允许更大的 信号失真度 因此可以使用更长的电缆 经验表明 在大多数实际情况中 在较低的数据信号速率下 工作距离可扩展到几公里 对于数据和信号码元定时在相反方向上传输的同步传输 它们两者之间的相位关系可能需要加以 调整 以便保证在接口点处能符合信号质量的有关要求 电缆端接 电缆端接电阻的使用是任选的 而且要根据具体应用而定在数据信号速率较高千比特 秒以上 或在电缆的传输时延接近信号码元持续时间的一半时 应当采用端接来保证信号上升时间的要 求 并使反射降至最小端接阻抗应尽可能在整个信号频谱范围内与电缆的特性阻抗相匹配 通常 使用一个范围内的电阻是能获得满意的效果的电阻值大些 可降低功耗 在失真度和上升时间不是很临界的较低数据信号速率下工作 为了使发生器的功耗减至最小 可以 考虑取消端接电阻 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 附录 多点工作 补充件 考虑到多点工作应用时 某些参数要经过进一步研究之后才能予以确定 因此提供暂用数值的本附 录可作为该研究指南之用 而研究的目的是要制定一个新的标准 概述 一个发生器和一个负载的点对点接口电路结构 可以通过沿着互连电缆在各个接口点上增添发生 器和 或接收器扩展成一个多点结构 在某一给定时刻 将只有一个发生器在其接口点上呈现其差分电压 所有别的发生器均应通过适当 的控制措施予以隔离 并持有下面规定的高阻抗状态而全部接收器均处于工作状态 在一个点以上的多点互连中 可