GB T 7618-1987 在数据通信领域中通常同集成电路设备一起使用的非平衡双流接口电路的电气特性.pdf

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1、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非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非平衡双流接口电路的电气特性国家质量技术监督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非平衡双流接口电路的电气特性本标准规定使用差分接收器的非平衡接口电路发生器接收器和互连导线的电气特性本标准涉及的非平衡接口电路由非平衡发生器通过一条互连导线和一条公共回线连到一接收器构成下列附件可对某些应用场合提供使用指导附录与其他接口的兼容性补充件附录使用同轴互连电缆时的考

2、虑补充件附录波形整形补充件附录互连电缆使用指南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以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互连电缆通常是不端接的同轴互连电缆的端接问题在附录中叙述在有特殊要求时需使用同轴电缆并采取接口电路端接的场合必须遵照本标准附录的规定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千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

3、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非平衡接口电路主要打算在较低的数据信号速率下使用但在下列情况应避免使用此接口电路信号速率超过千比特秒时也可使用但最大的工作距离也将相应缩短见附录的图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他信号的干扰减至最小虽然还未确定最大互连电缆长度的限制但本标准给出了数据信号速率与保守的工作距离之间的关系曲线见附录图非平衡接口电路的典型应用接口电路的符号表示图图非平衡接口电路的符号表示发生器输出电压接地

4、电位差发生器有效接口点发生器公共回线点负载有效接口点负载公共回线点接收器零伏参考点此端接电阻只在采用同轴互连电缆时使用见附录互连电缆通常不端接同轴互连电缆的端接问题在附录中叙述注图中给出了两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在第章中将叙述信号公共回线的连接问题如果有关规定有要求和点可以和保护地相连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

5、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时输出点对点来说为负接收器接收器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发生器输出阻抗发生器的动态总输出阻抗等于或小于静态参考测量发生器的诸特性是根

6、据图所示和第款款中所述的测量确定的开路测量图在与点之间接一个的电阻来进行开路电压测量在二进制的任何一个状态下信号电压的数值应等于或大于但不超过图发生器参数参考测量注在使用同轴互连电缆时见附录端接测量图在输出点与之间接一个的测试负载在二进制的任何一个状态下输出电压的数值应等于或大于短路测量图输出点与短路在二进制的任何一个状态下流经点的电流不应超过断电测量图在断电情况下输出点与之间加上和之间的电压输出漏电流的数值不应超过发生器输出上升时间测量图波形在输出点与之间接一个的电阻并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

7、之间应是单调变化的波形整形为了对在互连时可能会耦合到临近接口电路上去的干扰近端串扰电平进行控制应对发生器的输出信号进行整形输出信号的上升时间应加以控制保证在信号速率大于千比特秒时信号在码元标称持续时间的之间达到而在信号速率小于或等于千比特秒时信号在之间达到波形整形的方法未加规定但在附录中给出了实例图发生器输出上升时间测量测试信号码元的标称持续时间当时当时负载特性如图所示负载由接收器组成接收器的诸特性是根据图和所示和条条和条中所述的测量确定的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就电气特性来说该接收器和对平衡接收器规定的电气特性是相同的接收器输入

8、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

9、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图接收器输入平衡度测量注匹配的环

10、境限制为使非平衡接口电路能在千比特秒的数据信号速率范围内进行工作应满足下述条件在负载接口点与之间测得的总峰值差分噪声在发生器接口点接一个的电阻替代发生器不应超过接收信号预期幅度减去的数值暂定值把电缆在发生器端的与连在一起发生器和接收器的接地电位差图中的和接收器的或与点之间测得的纵向感应峰值随机噪声电压的组合最坏情况不应超过电路保护符合本标准规定的不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导线与点或点之间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

11、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第一类和第二类接收器为了提供选用使用本标准或规定的发生器的灵活性定义下述二类接收器第一类各接收器的两个输入端和在负载接口点处应该分别接到各自的端子上所有接收器是相互独立的如图及附录的图所示第二类各接收器在负载接口点处只有一个用于输入端的连接端子而所有接收器的输入端如图所示在或内部就连在一起接到一个公共的输入端在应用中采用哪种类型的接收器由使

12、用这种接口电气特性的的有关标准确定图第一类接收器信号公共回线的互连图第二类接收器信号公共回线的互连信号公共回线如图和图所示按图发生器与负载接口点之间的连接应该是每条接口电路都有一根信号导线每一方向有一根信号公共回线如附录的所述以及附录的图所示在需要能够互通工作时信号公共回线可以采用多条导线来实现为了在负载接口点处把接地电位差和纵向耦合噪声对信号的影响降至最小信号公共回线只能在发生器接口点的端接地例如与中的非平衡发生器互连的中的全部接收器的端应接至信号公共回线电路该电路只能在中接地信号公共回线电路是用于互连中全部接收器的端与中全部非平衡发生器的接地端的见图和图发生器断电或电路故障的检测某些应用需

13、要检测接口电路的各种故障状态例如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

14、示还需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开路测量端接测量短路测量发生器输出上升时间测量直流输入灵敏度测量可选择测量项目点与点之间总的发生器内阻应小于或等于断电测量接收器输入电压电流测量输入平衡度测量电路

15、故障检测功能的检查见第章不必测量项目还有待于进一步研究附录与其他接口的兼容性补充件在同一接口中本标准与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平衡电路见和非平衡电路例如平衡电路用于数据和定时电路非平衡电路用于控制电路本标准与的互通本标准和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在接口一侧使用本标准规定的接收器和发生器的设备与在接口另一侧使用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规定的接口电路而在另一方向采用符合本标准规定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本标准工

16、作的接口电路性能的限制在采用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本标准的设备中接收器应属于第一类接收器见附录的图本标准与的互通本标准规定的非平衡电气特性已考虑到允许在某些条件下同符合的发生器和接收器进行有限的互通在打算进行这种互通的地方必须考虑下述各种技术限制在按接口的一侧将不使用分开的和信号回线受规定的数据信号速率限制互连电缆的长度受规定的性能的限制按本标准接口一侧的发生器在规定的限制范围内提高输出电压可提高工作的可靠性虽然符合规定的发生器可以使用超过的电压但许多现有设备是设计成用或以下的电压进行工作的在这种情况下不要求对符合本标准的接收器再加保护措施然而在通常的情况下必须为符

17、合本标准的接收器提供防止按规定的发生器电压过高的保护措施按规定的接收器的断电检测器不必与按本标准规定的发生器一起工作图按本标准规定的发生器和第一类接收器在使用多条信号公共回线时的互连附录使用同轴互连电缆时的考虑补充件使用同轴互连电缆时在电缆的接收器端接一电阻是合乎需要的这被认为要求发生器应具有特殊性能的情况在任何情况下端接电阻不应小于在和款中所述的参考测量应在有端接电阻的条件下进行这种特殊的使用情况需要有关双方协商并取得一致在使用同轴互连电缆的情况下需要替换的一组电气特性如下端接测量图在输出点与之间接一个的测试负载输出电压的数值应等于或大于值的二分之一波形图在输出点和之间接一个的电阻并在输入端

18、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波形整形在使用同轴电缆的情况下通常不需要进行波形整形信号公共回线在使用同轴互连电缆的情况下同轴电缆的屏蔽层只能在发生器的点处接地如图所示除了本附录中规定的那些电气特性以外所有本标准规定的电气特性都适用于采用同轴互连电缆并带有端接电阻的应用场合图使用同轴电缆时的互连选用的端接阻抗附录波形整形补充件可以采取在发生器内部提供限速控制或在发生器接口处插入一个滤波器的办法来实现所需的波形整形这两种方法也可以结合起来使用图所示为采用滤波器法的实例本附录给出了对线间电容约为的典

19、型电缆当的选择使得约为时的典型电容值图波形整形方法实例发生器内阻数据发信速率范围千比特秒附录互连电缆使用指南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和近端串扰会造成的各种工作限制给以说明在设备互连中非平衡接口电路的最大工作距离主要与耦合到邻路的干扰近端串扰大小有关另外非平衡电路负载接口点处容易遭受由于信号导线和信号公共回线之间任何不平衡所引起的差分噪声的影响增加发生器和负载接口点之间的实际距离及互连电缆的长度会增加共模噪声和近端串扰的影响因此建议用户应尽可能把电缆长度限制到发生器与负载之间的实际需要距离相一致图给出的电缆长度与数据信号速率的关系曲线可以作为保守的指南这条曲线是在使用

20、线间电容为的双绞电话电缆源阻抗为源信号为最大近端串扰为峰值的情况下通过计算和试验得出的源信号的上升时间在信号速率低于千比特秒时为在信号速率高于千比特秒时为见图需提醒用户注意图给出的曲线没有考虑共模噪声或近端串扰电平超过规定限制范围的情况这在发生器和负载之间使用特别长的电缆时是可能发生的另一方面在图的数据信号速率和距离范围内工作通常能保证在接收器输入端信号的失真度是可以接受的然而很多应用可允许更大的信号失真度因此可以使用更长的电缆采取适当的波形整形可以减少近端串扰的产生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图非平衡接口电路的数据信号速率与互连电缆长度的关系附加说明本标准由中华人民共和国邮电部提出本标准由邮电部数据通信技术研究所技术归口本标准起草工作由邮电部数据通信技术研究所和电子工业部第三十研究所等单位负责本标准主要起草人陶天宁