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
2、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
3、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注图中给出了二个接口点发生器
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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
15、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
16、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
17、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
18、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
19、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能需要端接阻抗但本标准没给出其技术规范由其他发生器接收器电缆和端接器加到任何一个正工作着的发生器上的合成负载阻抗一定不准小于多点结构的工作必须不受处于高阻抗状态和断电状态的任何构成部件的影响发生器和接收器必须允许在规定限度内具有最大幅度的发送信号下
20、不致损坏注当任何设备处于断电状态时被假定为电源下降到零有非常低的阻抗甚至可为短路线所替代为了能正确地进行工作在同一多点线路上的发生器必须具有相同标称值的直流失调电压但具有不同直流失调电压的发生器也可以在同一条线路上使用条件是这些差异在公共参考点上能得到补偿控制数据转移的协议必须保证在任一时刻只有一个发生器在工作以免争用现象的出现在发生争用的情况下如果有三个或更多的发生器同时工作发生器就有可能被损坏高阻抗状态静态测量当发生器处于高阻抗状态而且在每个输出点与点之间接有的测试负载时不管发生器输入数据引线的逻辑状态如何在与之间测得的电压的数值不应超过图当发生器处于高阻抗状态时如图所示在每个输出点与点之间加之间的电压时输出漏电流和的数值不应超过在断电情况下测试有同样的要求动态测量发生器的输出在高低阻抗状态之间跃变期间在发生器的与点之间跨接的测试负载上测得的差分信号应当在不到的时间内信号幅度能从稳态电压的变到图高阻抗状态静态测量图发生器输出漏电测量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
