Symmetrische/unsymmetrische Kabel und Masse

In elektronischen Geräten und Anlagen werden symmetrische Kabel und unsymmetrische Kabel verwendet, um beispielsweise Sensoren aller Art (analog und digital), digitale Kommunikationsleitungen, Audioleitungen, Telefonleitungen usw. Die beiden Kabeltypen bilden zwei theoretisch getrennte und unvereinbare Welten. In der Praxis mischen sie sich jedoch verwirrend und verursachen Interferenzprobleme (EMI). Symmetrische Kabel werden auch differentielle Kabel oder Leitungen genannt. In einer unsymmetrischen Leitung wird das Signal durch ein Kabel mit zwei Leitern übertragen: dem „Live“ und der Erde in Form eines Schirms oder einer Abschirmung (auf Englisch heißt es „Single-Ended Line“).
Die unsymmetrischen Signalanschlüsse haben zwei Pins, genau wie die typischen Cinch-Audioanschlüsse, die normalerweise in Heim-HiFi-Geräten verwendet werden, oder 1-mm- oder 4/6,35-Zoll-Klinkenstecker (1 mm), die unsymmetrisch in der Musik verwendet werden Instrumenten- und Kopfhörerausgänge (in diesem Fall in der Stereoversion). Manchmal werden diese Anschlüsse auch verwendet, um Signale von unsymmetrischen Sensoren zu verbinden. Stecker mit mehr Pins können auch unsymmetrische Signale übertragen. Beispielsweise könnte ein professioneller Audio-XLR-8-Anschluss (Cannon) (Abbildung 3,5) mit drei Stiften (für unsymmetrische Audiosignale) ein unsymmetrisches Signal übertragen, wobei ein Stift ungenutzt bleibt. Heim-Audiogeräte verwenden fast alle unsymmetrischen Verbindungen. In einem symmetrischen Kabel gibt es zwei Signale. Ein Signal hat die gegenüber dem anderen invertierte Polarität. Sie wird auch Differenzleitung genannt.
Um zumindest ein symmetrisches oder differenzielles Signal zu übertragen, benötigen wir einen dreipoligen Stecker und ein Kabel mit zwei verdrillten Leitern und der Masse, die normalerweise die Abschirmung des Kabels ist. EMI, die nicht vom Kabelschirm abgewiesen werden, wirken sich auf beide signalführenden Kabel gleichermaßen aus. Der Eingang des Geräts, zu dem wir das Signal führen, führt eine sogenannte Unsymmetrie durch, die darin besteht, die beiden Signale zu addieren, die nach Invertierung eines von ihnen ankommen. Da ein Signal in Bezug auf das andere im Kabel invertiert wurde, kann das symmetrische Signal das ursprüngliche Signal verstärken (verdoppeln) und die im Kabel eingefangene EMI aufheben. Differentialeingänge bieten eine höhere Immunität gegen externe EMI und werden daher für den Einsatz im Falle eines EMI-Problems empfohlen. Dies gilt insbesondere beim Messen von Thermoelementen oder Dehnungsmessstreifen, da sie sehr kleine Signale erzeugen, die sehr anfällig für EMI sind.
Abbildung 4b zeigt eine unsymmetrische Leitung. Die Verwendung von symmetrischen Kabeln mit verdrillten Adernpaaren bietet eine viel höhere Immunität gegenüber EMI durch Magnetfelder, und die zusätzliche Abschirmung verbessert die Immunität gegenüber elektrischen Feldern. Twisted-Pair-Kabel sollten nicht mit einer symmetrischen Schaltung verwechselt werden. Sie sind zwei verschiedene Dinge, obwohl sie oft zusammen verwendet werden. Die Leistung jedes Verbindungssystems zwischen Geräten hängt von den Topologien der Eingangs-/Ausgangsschaltungen (symmetrische oder unsymmetrische Schemata), dem Design der Leiterplatte (TCI) und der Installation der Kabel und ihrer Anschlüsse ab. Hier betrachten wir nur die Verkabelung. In Anbetracht der Topologien der E/A-Schaltungen ist diese Diskussion ideal, um sich auf die Probleme der Verbindungen zu konzentrieren. Wir werden nicht auf die Beschreibung und Probleme von Standard-Kommunikationssystemen (Ethernet, HDMI, DBI, VGA, Firewire, LVDS, HDMI oder USB usw.) eingehen, da das Mischen durch spezifische Anschlüsse erschwert wird. Andererseits haben die am weitesten verbreiteten Standards in der Industrie wie das alte RS-232 oder RS-422 und RS-485, I2C und SPI keine spezifischen Anschlüsse zugewiesen und in der Gestaltung der E / A im TCI Es ist oft verwirrend, wenn Sie keine klaren Vorstellungen von ausgewogenen und unsymmetrischen Linien haben.
EMI-Probleme
Das Mischen von symmetrischen und unsymmetrischen Kabeln in Installationen kann EMI-Probleme verursachen. In diesem Fall sollten Isolationstechniken verwendet werden. Eine gängige Lösung für EMI-Probleme besteht darin, eine Seite der Abschirmung zu trennen, obwohl Sie keine Kabel auf dem Markt kaufen können, bei denen die Abschirmung auf einer Seite getrennt ist. Die beste Seite zum Abklemmen des Schirms ist in dieser Erklärung nicht wichtig. Die Tatsache, dass viele Installateure die Regel des einseitigen Schirmanschlusses befolgen, zeigt, dass diese Lösung manchmal akzeptabel ist, obwohl der Einsatz von Digitaltechnik und die entsprechende Erhöhung der Frequenz die Wahrscheinlichkeit größerer Probleme erhöht hat. Zu beachten ist, dass der nur an einer Seite des Kabels angeschlossene Schirm nicht gegen magnetische Felder abschirmt und das Kabel nur vor elektrischen Feldern schützt. Ein Kompromiss besteht darin, einen Pfad für EMI durch einen Kondensator (≈ 33 nF) bereitzustellen, der von der nicht angeschlossenen Seite des Displays mit dem Gehäuse verbunden ist.
Dabei wird der Schirm hochfrequent beidseitig und niederfrequent nur einseitig aufgelegt. Es wird empfohlen, eine Kabelverbindung mit einer 360°-Verbindung (manchmal als Umfangsverbindung bezeichnet) auf beiden Seiten herzustellen, um im Allgemeinen die bestmögliche Leistung zu den niedrigsten Kosten zu erzielen.
Technische Begründung
Die Verwendung von symmetrischen Kabeln ist eine sehr nützliche Technik zur Reduzierung von EMI. Der Zweck des Ausgleichs auf einer symmetrischen Leitung besteht darin, die Aufnahme externer EMI auf beiden Leitern gleich zu machen, sodass diese EMI an der Last aufgehoben werden können. Symmetrische Kabel können in Verbindung mit anderen Techniken zur EMI-Unterdrückung verwendet werden. Sie sind auch zur Minimierung von Strahlungsemissionen nützlich. Die Symmetrie einer Differenzschaltung wird in Bezug auf die Impedanz der beiden Signalleitungen relativ zu einem Referenzpunkt definiert, der normalerweise Signalerde ist. Wenn diese Impedanzen gleich sind und nicht Null sind, ist der Satz ausgeglichen. Damit in Abbildung 5 die gesamte Schaltung ausgeglichen ist, müssen Rf1=Rf2 und Cf1=Cf2 in der Quelle und RC1=RC1 und CC1=CC2 in der Last erfüllt sein. Das Kabel muss außerdem auf beiden Leitern den gleichen Z-Impedanzwert haben.
Der Wert der Spannungen Vf1 und Vf2 beeinflusst nicht das Gleichgewicht der Schaltung und es ist nicht notwendig, dass sie gleich sind. Wenn die Impedanzen an irgendeinem Punkt in der Schaltung ungleichmäßig sind, ist die Schaltung unsymmetrisch. In Abbildung 6 sehen wir als Beispiel, dass es aufgrund einer Änderung des Widerstands (ΔRf) der Quelle im oberen Leiter zu einem Ungleichgewicht kommt. Der CMRR-Parameter ("Common Mode Rejection Ratio": Unterdrückungsverhältnis im Gleichtakt) drückt den Grad der Unsymmetrie der Schaltung oder die Wirksamkeit einer symmetrischen Schaltung aus, EMI im Gleichtakt zu unterdrücken. Die Formel für seine Berechnung ist in der gleichen Abbildung 6 für das dargestellte Beispiel dargestellt. In der Formel wird der Impedanzwert der Leiter vernachlässigt, da er sehr klein und auf beiden Seiten des Kabels gleich ist.
Sein Wert in dB ist: CMRR(dB) = 20 log(CMRR) und liegt normalerweise zwischen 60 und 80 dB. Ein hervorragendes Beispiel für die Wirksamkeit der Verwendung eines symmetrischen oder symmetrischen Systems zur Reduzierung von EMI ist die Telefonverkabelung, bei der die Signalpegel typischerweise im Bereich von zehn bis hundertstel Millivolt liegen. Telefonkabel (analog) funktionieren in der Regel gut, auch wenn sie viele Kilometer parallel zu Hochspannungsleitungen (Kilovolt) verlegt werden, ohne dass ein 50-Hz-Brummen am Telefon zu hören ist. Dies liegt daran, dass Telefonkabel symmetrisch sind, indem vorzugsweise verdrillte Paare verwendet werden. In den seltenen Fällen, in denen Sie am Telefon ein 50-Hz-Brummen hören, liegt es daran, dass etwas ein Ungleichgewicht in den Leitungen verursacht hat.
Twisted-Pair-Verkabelung ist, selbst wenn sie nicht abgeschirmt ist, sehr effektiv bei der Reduzierung der Kopplung niederfrequenter Magnetfelder, wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind:

• Das Signal muss auf beiden Leitern gleichmäßig und gegenläufig fließen.
• Der Twist-Pitch des Twisted-Pair sollte kleiner als 1/20 der Wellenlänge sein (40 Windungen/Meter sind bis 500 MHz effektiv). Dies gilt unabhängig davon, ob die Abschlüsse (angepasste Impedanzen) symmetrisch sind oder nicht. Wenn die Abschlüsse symmetrisch sind, reduziert das verdrillte Paar auch die elektrische Feldkopplung. In einem ideal symmetrischen System wird EMI in der Schaltung stark reduziert. In der realen Welt begrenzen jedoch kleine Ungleichgewichte die EMI-Unterdrückung. Diese Ungleichgewichte können sein:
• Lastungleichgewicht
• Ungleichgewicht an der Quelle
• Kabelunsymmetrie: o Widerstandsunsymmetrie (normalerweise vernachlässigbar) o Kapazitive Unsymmetrie (typischerweise 3 bis 5 %) o Induktive Unsymmetrie:
• Wenn der Schirmanschluss Pigtails verwendet)
• Typisch in mit Aluminiumfolie armierten Kabeln aufgrund von Beidraht
• Praktisch nicht vorhanden bei Frequenzen > 100 kHz in kupfergeflochtenen, abgeschirmten Kabeln, wenn sie 360º richtig angeschlossen sind

Das Fahrwerk und die Masse
Untersuchen wir die Masseverbindung des Gehäuses (Metallgehäuse) eines Geräts und die Signalmasseverbindung. Die Gehäuseerde ist der Leiter, der das Gehäuse eines Geräts mit der Gebäudeerde verbindet. Diese Verbindung wird aus Gründen der elektrischen Sicherheit zum Schutz des Menschen vor unbeabsichtigtem Stromschlag hergestellt. Bei Heimprodukten mit nur einem 2-Leiter-Netzwerkkabel ist das Chassis nicht geerdet, obwohl das Chassis normalerweise mit der Signalmasse verbunden ist. Bei Produkten mit Kunststoffgehäuse gibt es keine Chassis- oder Masseverbindung. Die Signalmasse ist der Innenleiter, der als 0-V-Bezugspotential für die interne Elektronik verwendet wird.
Chassismasse und Signalmasse können leicht verwechselt werden, da sie normalerweise miteinander verbunden sind. Der Schlüssel zu einer guten Masse- und Masseverbindung mit gutem elektromagnetischem Verhalten liegt darin, zu wissen, wo und wie das Massesignal mit dem Chassis verbunden wird. Einer der Gründe für die Verbindung der Signalmasse mit dem Chassis besteht darin, die Auswirkungen der kapazitiven Kopplung zwischen dem Chassis und der internen Schaltung zu reduzieren. Abbildung 7a zeigt eine Schaltung in einem vollständig geschlossenen Metallgehäuse (Chassis) ohne externe Verbindungen. Das Chassis isoliert daher die Schaltung von äußeren elektrostatischen Einflüssen.
Der Stromkreis ist vom Gehäuse isoliert. Dann treten einige parasitäre Kapazitäten der Schaltung in Bezug auf das Chassis auf. Drei davon sind in der Abbildung dargestellt: Ce am Eingang, Cs am Ausgang und Cm an der 0-V-Versorgungsleitung, auf die sich die Ein- und Ausgangssignale beziehen. Fig. 7b ist die gleiche frühere Schaltung, die auf andere Weise schematisiert ist, wobei zu sehen ist, dass die parasitären Kapazitäten eine Rückkopplungsstruktur vom Ausgang zum Eingang der Schaltung gebildet haben. Die einzige effiziente Möglichkeit, diesen Rückkopplungseffekt vollständig zu eliminieren, besteht darin, die 0-V-Leitung mit dem Chassis zu verbinden und die Cm-Kapazität kurzzuschließen. Die interne Schaltung benötigt Eingangs- und Ausgangsanschlüsse. Jedes Kabel, das in das Gerät eintritt oder es verlässt, verstößt gegen die Regel, dass das Chassis den geschützten Schaltkreis vollständig umschließen muss, und kann aufgrund der Möglichkeit der Aufnahme und Abstrahlung von EMI Probleme verursachen. Die Möglichkeit, diese Regel nicht zu verletzen, besteht darin, das Chassis mit abgeschirmten Kabeln zu verlängern und ihre Abschirmungen auf beiden Seiten mit dem Chassis jedes Geräts zu verbinden.
Geräte, die mit unsymmetrischen Kabeln verbunden sind, verbinden aufeinanderfolgende Signale direkt über jedes Verbindungskabel miteinander. Dies und die Tatsache, dass das Chassis mit der Masse des Signals verbunden ist, hält seine Impedanz sehr niedrig. Wenn das Chassis jedes Geräts geerdet ist, kann es zu einer Potenzialdifferenz mehrerer Rückwege kommen, da mehrere Rückwege (Masseschleifen) vorhanden sind. Eine niedrige Signalerdungsimpedanz zwischen Geräten ist für einen akzeptablen Betrieb aller symmetrischen und unsymmetrischen transformatorlosen Isolationssysteme unerlässlich. Symmetrische Verbindungen verbinden Signalerden nicht direkt. Die Minusleitung der symmetrischen Leitung liefert den erforderlichen Signalrückstrom. Um einen Verlust des Dynamikbereichs zu vermeiden, verwenden symmetrische Systeme eine andere Methode, um die Signalmassepotentiale klein zu halten.
Da die Kabelabschirmung die beiden Chassis miteinander verbindet, wird durch einfaches Verbinden der Signalmasse mit dem Chassis in jeder Box das Signalmassepotential zwischen kleinen Geräten aufrechterhalten. Der Schlüssel ist, wie man sie verbindet. Da Kabel zwischen Geräten auch den kürzesten Weg (und damit die niedrigste Impedanz) zwischen zwei Geräten bieten, ist die Verwendung einer Kabelabschirmung zur Minimierung von Signalmassepotentialen zwischen Geräten sehr effektiv. Nachdem wir nun wissen, warum die Signalmasse mit dem Chassis verbunden werden muss, werden wir sehen, wie sie richtig angeschlossen werden. Es sollte genau analysiert werden, wo die Ströme fließen. EMI-Ströme von der Abschirmung fließen durch das Gehäuse und werden in Geräten mit einem 3-Leiter-Netzwerkkabel geerdet. Der entscheidende Punkt ist, dass diese EMI-Ströme nicht mit Signalströmen geteilt werden dürfen. Die Signalmasseverbindung zum Chassis kann nur an einem einzigen Punkt an jedem Gerät hergestellt werden.
Dieser Punkt wird als Verbindungspunkt von Signalmasse und Sternmasse bezeichnet. Wenn sie an zwei verschiedenen Punkten verbunden sind, besteht die Möglichkeit, dass EMI-Ströme durch einen vom Signal gemeinsam genutzten Pfad fließen und eine unerwünschte Masseschleife bilden, die Probleme verursachen kann. Die beste Vorgehensweise für die Verbindung zwischen Signalerde und Erde besteht darin, einen Draht direkt von der Erdungsklemme der Stromversorgung (Minusklemme der Stromversorgung) an den Erdungspunkt des Gehäuses anzuschließen (Abbildung 8). Es ist wichtig, dass keine anderen Ströme durch diesen Verbindungspfad fließen. Dieser Draht darf keine anderen Rückströme von anderen mit dem Signal verbundenen Schaltungspunkten teilen, wie z. B. Eingangs- oder Ausgangsschaltungsmasse. Dadurch wird verhindert, dass EMI-Ströme vom Chassis durch denselben Draht fließen, der ein Rückweg für das Signal ist. Es sollte auch beachtet werden, dass EMI-Ströme durch dieses Kabel fließen können und es von empfindlichen Schaltkreisen ferngehalten werden sollte. Dies ist ein sternförmiges Erdungsschema, das einen vom Netzteilausgang ausgehenden Punkt als sternförmigen Mittelpunkt der Erdung verwendet. Es gibt zwei übliche Stellen am Netzteil für die Mitte des Sterns: die negative Ausgangsklemme des Netzteils oder der Punkt zwischen den Filterkondensatoren des Netzeingangs.
Kombinationen aus symmetrischen und unsymmetrischen Verbindungen
Mal sehen, wie das Problem der Inkompatibilität zwischen symmetrischen und unsymmetrischen Kabeln gelöst werden kann. Trenntransformatoren und aktive Schnittstellenboxen sind die besten Lösungen. Abbildung 9 zeigt die vom AES48-Standard vorgegebene korrekte Methode für Verbindungen zwischen Geräten mit symmetrischen Kabeln. Es zeigt, wie die Steckergehäuse (der Kabelschirm) mit dem Chassis verbunden werden müssen und der Signalerdungsstift, der ebenfalls mit dem Steckergehäuse verbunden werden muss. Der Kabelschirm muss auf beiden Seiten mit dem Chassis des Geräts verbunden werden. Die Abbildungen 10 bis 13 zeigen die empfohlene Verdrahtung für alle Kombinationen von symmetrischen und unsymmetrischen Eingangs- und Ausgangsverbindungen bei Verwendung von abgeschirmten 2-Leiter-Kabeln. Es enthält auch die beiden gebräuchlichsten Schirmerdungsschemata: Schirmverbindung zum Gehäuse (Masse) und Signalerde. Die Identifizierung dieser Schemata für jedes Gerät in einem System ist für die Verringerung von EMI von entscheidender Bedeutung.
Dies ist keine einfache Aufgabe, da Chassis und Signalmasse miteinander verbunden sind. Die gestrichelten Linien in den Figuren repräsentieren das Chassis der Ausrüstung. In diesen Abbildungen sind die Schaltpläne so angeordnet, dass die obere Abbildung die theoretisch "beste" Art ist, die Geräte anzuschließen, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Wenn wir uns in den Zahlen nach unten bewegen, sollten wir eine Verschlechterung der Verbindungsleistung erwarten. Im Vordergrund steht die Qualität der Verdrahtung, nicht die Konfiguration der Ein- und Ausgangskreise. Die E/A-Schaltung wird als ideal angenommen.
Vollständig symmetrische Verbindung
Vollständig symmetrische Verbindungen zwischen zwei Geräten bieten die beste Leistung, wenn beide Seiten der Kabelabschirmung mit dem Gerätechassis verbunden sind. Wenn aus irgendeinem Grund, der sich unserer Kontrolle entzieht, die Geräte mit Abschirmungen direkt mit der Signalerde verbunden werden müssen, ohne dass eine Verbindung zum Chassis hergestellt werden kann, und vor allem im Fall von Signalen mit niedrigem Pegel, müssen wir die trennen Kabelschirm auf der Seite mit Signalmasse verbunden. Dies hält induzierte Ströme in der Kabelabschirmung von der Signalerde fern. Wenn beide beteiligten Teams Schwierigkeiten haben, den Schirm mit dem Chassis zu verbinden und nur mit Signalmasse verbunden sind, ist dies der schlimmste Fall (Abbildung 10d) und sollte nach Möglichkeit vermieden werden.
Dies ist ein ziemlich häufiges, aber falsches Schema. Die meisten trennen eine Seite des Kabelschirms und es gibt immer eine Debatte darüber, welche Seite getrennt werden sollte. Wie bereits erwähnt, besteht eine Kompromisslösung darin, die ungeerdete Seite mit einem Kondensator (≈ 33 nF) zwischen Schirm und Signalmasse zu verbinden. Dabei wird der Schirm hochfrequent beidseitig und niederfrequent einseitig „verbunden“. Auf keinen Fall sollten beide Seiten eines Kabelschirms aufgetrennt werden. Es ist schlimmer, den Schirm zu schweben, als ein ungeschirmtes Kabel zu verwenden.
Unsymmetrischer Ausgang treibt einen symmetrischen Eingang an
Abbildung 11 zeigt unsymmetrische Ausgänge, die mit symmetrischen Eingängen verbunden sind. Auch hier wird nur ein zweiadriges abgeschirmtes Kabel verwendet. Im besten Fall sind beide Seiten der Abschirmung mit dem Gerät verbunden, dessen Abschirmung mit Gehäusemasse verbunden ist (Abbildung 9a). Es könnte argumentiert werden, dass höchstwahrscheinlich die in den Signalleitern induzierte EMI in das Gerät injiziert werden kann, das das Signal durch die unsymmetrische Ausgangsstufe sendet. Dies hängt vom System und der Ausgangsschaltung ab. Das Abklemmen des Kabelschirms am unsymmetrischen Ausgang könnte dieses Problem verringern. Wenn Sie Geräte mit Abschirmungen haben, die mit der Signalerde verbunden sind, müssen Sie die Abschirmung auf der Signalerdungsseite trennen. Dies hält störende Schirmströme von der Signalmasse mit niedrigem Pegel fern. Wenn beide beteiligten Teams die Abschirmungen mit der Signalerde verbunden haben, gibt es wieder ein Problem, wie im vorherigen Abschnitt, und Sie müssen wählen, auf welcher Seite die Abschirmung angeschlossen werden soll (Abbildung 9d). Auch hier kann die Kondensatorlösung auf der unbeschalteten Seite zur Verstärkung bei hohen Frequenzen genutzt werden.
Symmetrischer Ausgang treibt einen unsymmetrischen Eingang an
Dies ist die problematischste Konfiguration. Darin werden die symmetrischen Ausgänge mit unsymmetrischen Eingängen verbunden. Da die Eingangsstufe unsymmetrisch ist, können induzierte EMI auf den Signalleitungen nicht unterdrückt werden. Diese Konfiguration sollte vermieden werden, aber wenn sie verwendet werden muss, sollte ein möglichst kurzes Kabel verwendet werden, um induzierte EMI zu reduzieren. Aus diesem Grund ist es auf dem Markt schwierig, unsymmetrische RCA-Kabel mit einer Länge von mehr als 3 Metern zu finden.
Diese Konfiguration unterstützt keine sehr langen Kabel. Abbildung 12a zeigt beide Seiten der Kabelabschirmung, die mit Geräten verbunden sind, wobei die Abschirmungen mit Gehäusemasse verbunden sind. Wenn die Geräte weit voneinander entfernt sind, ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass Abschirmströme EMI auf den Signalleitern induzieren. Wenn Sie das Kabel zu kurz halten, wird der Abschirmstrom und damit die EMI reduziert, die von der unsymmetrischen Eingangsstufe nicht unterdrückt wird. Viele Systeme erfordern möglicherweise die Trennung einer Seite der Abschirmung für den Fall von Abbildung 12a.
Selbst ein kleiner EMI-Strom in der Abschirmung kann für eine unsymmetrische Eingangsstufe zu hoch sein. Erwägen Sie auch hier, die Abschirmung nur auf einer Seite anzuschließen oder auch auf der anderen Seite einen Kondensator zu verwenden, wie in den vorherigen Abschnitten. Es muss einseitig im Schirm von Geräten mit Signalmasseschirmen aufgetrennt werden. Wenn beide Seiten Schirme mit Signalmasse verbunden haben, muss der Schirm auf einer Seite auch getrennt werden (Abbildung 12d). Dieser Schaltplan verbindet den negativen Ausgang des symmetrischen Ausgangs mit der Signalmasse und nicht mit einem hochohmigen Eingang. Viele symmetrische Ausgangsschaltungen versuchen, diese Masse des Signals zu kontrollieren, was zu groben Verzerrungen und möglicherweise zu einer Beschädigung der Ausgangsstufe führt. Wird dieses Schema verwendet, muss sichergestellt werden, dass die symmetrische Ausgangsstufe das Massesignal an ihrem negativen Ausgang richtig verarbeiten kann.
Vollständig symmetrische Verbindung
Völlig unsymmetrische Systeme haben oft keine Anschlüsse mit 3 Leitern oder mehr, um eine ordnungsgemäße Verwendung einer Schirmverbindung zu ermöglichen. In diesen Fällen wird es schwierig, den Kabelschirm richtig anzuschließen. Abbildung 13 zeigt die möglichen Konfigurationen. Noch einmal, kurze Kabellängen reduzieren EMI-Probleme, mit oder ohne Abschirmung. Beispielsweise sind die meisten Heim-Audiosysteme völlig unsymmetrisch. Millionen dieser Systeme arbeiten täglich praktisch störungsfrei, durch die Verwendung von kurzen Kabeln und 2-adrigen Netzwerkkabeln ohne Erdung.
Auch weil sie in einer häuslichen Umgebung elektromagnetisch ruhig arbeiten, würden Probleme auftreten, wenn versucht wird, professionelle Geräte mit symmetrischen Verbindungen zu einem Heimsystem hinzuzufügen. Ähnliches passiert oft, wenn versucht wird, einen neuen Sensor an Industrieanlagen anzuschließen, die nicht darauf vorbereitet sind, ihn richtig zu verwalten.
Schlussfolgerungen
Symmetrische und unsymmetrische Verbindungen haben zwei sehr unterschiedliche Verhaltensweisen. Die Inkompatibilität zwischen diesen beiden Konfigurationen sowohl für analoge als auch für digitale Signale muss beim Entwerfen, Spezifizieren, Installieren oder Aufrüsten von Geräten berücksichtigt werden. Es ist wichtig zu berücksichtigen, wie die beiden Arten von Verbindungen verbunden sind. Die gleiche Sorgfalt sollte angewendet werden, wenn die Abschirmungen der Eingangs- und Ausgangskabel mit Gehäuseerde oder Signalerde verbunden werden.