1、。J中华人民共和国航天工业部部标准QJ 1516 88 不平衡电压数字接口电路的电气特性1988-04-25发布19881231实施中华人民共和国航天工业部发布中华人民共和国航天工业部标准QJ1516-88 不平衡电压数字接口电路的电气特性1 51言1 1 本标准规定F不平衡电压数字接口电路的电气特性，这种接口电路通常是通过集成电路技术来实现的.它可以用于数据终端设备(DTE)和数据电路终接设备(DCE)之间串行工进制信号的交换或者数字设备之间串行二进制信号的任何点一点的互连.1.2 接日电路包括有一个发送器.它通过互连电缆连接到由一个或多个接收器所组成的负载.电路的电气特性是根据从发送器和接
2、收器元件(部件)上直拨测量得到所要求的电电流和自阻值而作出规定的.也描述了对信号波形的整形要求，这通常是为了减少不平衡电路对邻近电路的近端串音所必须的.不平衡接口的接收器规范在电器上等同QJ1515一郎平衡咆压数字接口电路的电气特性中平衡接U电路的接收规范，给出了互连电缆的最低性能要求.附录Al中给出了说明:按照所用的也缆长度和产生近端申青等参数给出了数据信号速率方面的限制.1.3 对不平衡发送器和接口的负载部分所规定的参数值是这样设计的.宫使得不平衡接口电路可以用在与QJ1515-88平衡电压数字接口电路的电气特性所规定的平衡接口电路同一的互迷线路.例如，平衡电路可以用于数据和定时，而不平衡
3、电路可以用于低速控制功能.此外，在某些情况下，也有可能与其它数?按口标准(例如GB6107-85使用申行二迸制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设备之间的接口)的发送器和I接收器进行互操作.1.4本标准打算可供其它标准引用.这些标准为要求使用不干衡电压数字接口的应用规定了完整的DTE/DCE接口电路(即:协议、定时，插针分配等).也可预见到在使用二进制信号交换的其它领域中的应用.本标准不规定DTE/DCE接口的互连设备的操作所需的其它基本特性(例如:信号质量和定时等).当本标准被其它标准或规范引用时.应注意到某些选择是适用的，这些引用标准和规范的制定者必须确定和规定适合于他们应用要求的这些可
4、选的特性.Z适用范围2. 1 本标准的规定可适用于在设备之间的接口所用的电路.在该接口上，信息是以直航天工业部1988-04-25批准1988-12-31实施QJlS16-88 流电芋，的二进制信号形式被传送的.本标准可供这些电气特性的规范和具体的接口标准引用.本标准的典型应用在图1中示出.同川UU 1 u f 图1不平衡电压数字接口也路的应用DTE二数据终端设备;DCE数据电路终接设备L-接rl发送器-t二接门负载￥二不平衡接口电路;-远程通信信道2 2 不平衡电压数字接口电路通常被用作数据、定时或控制电路.在这些电路上的数据信号速率可达100千比特/秒.符合本标准电气特性的不平衡电压数字接
5、口设备并不需要工作在所规定的整个数据信号速率范围内、它可以被指定工作在一个比较狭窄的范围，以便更经济地满足特定应用.特别是在以较低的数据信号速率工作时.尽管不平衡接口打算工作在低于平衡接口的数据信号速率上，但如果存在下列情况，则不推荐采用其通常的用法:R. 互连电缆对于有效的不平衡工作来说是太长了.b. 互连电缆被暴露在外界噪声源中，这可能会产生一个超过:t1伏的不应有的电压.该电!长是在使用一个50欧姆电阻代替发送器后，在电缆负载端的信号导体和电路公共点之间测得的电位差. 必须使其立信号间的干拢减至最小.虽然不规定最大电缆长度的限制，但根据留有余量的工作距离(作为数据信号速率的一个函数)给出
6、了有关指南(见附录).通常在工程化的设备能保证噪声和地电位值，保一2一QJ1516 垂在辛辛在指定要重度内的那些场合，可以大大超过这些遂有余量必值.2-3 本标准中，以单位比特/秒表示的术语，锺数据信号速率是一个重要的参数，立oJ以不同于使用相同的单位部设备部数据传输速率.锺数据信号速卒被定义为l/T.T是两个有效臻变之间幸亏最小向国冒.在本标准所针对二进刽系统里，当每一项苦楚量中使用的单位i写商是是小间隔肘，以比辛辛/秒为单位的数据信号速率布以波特为单位的到制速率在数每上是相等魏.接口导线上必数据信号速率不同于在某些系统里设备的数据传输速率.在这些系绞里，调青重建立所需约单位闵踊短子一个信患
7、位的持续时只.例如，在二，辛苦编码系统里，妻生据信号速率是数据传输速率的三倍，3 也气特性不平衡电压数字接口电路妇002所示，电路应三部分组成:发送吉普(G)互这也缆车2负载.负载自一个或多个接收器(R)组成.发送器和接仪器的宅气特性是根据直接电气事费量的结巢规定憋.而互连也缆llJffj其它屯气都实际特位来描述.卜-版互时-!fx J 负n+接住- 一-期口号主l精 i主雪导电i事吕旦主Io 1芳草1!1 2 不孚衡数字接口电路A, C一发送吉普接口点;A.B一负载主要口点;C一负载电路毯，C一发送器电重要地;VK一地电位差R 3 QJ1516-88 3.1 发送器的恃性发送器的电气特性，包
8、括波形整形的条款，均是根据图3-阁6以及3，1.1-3.1.6条所述的测量方法规定的.满足这些要求的发送器电路导人一个低阻抗(50欧拇或更小)的不平衡型电压源.它将产生一个4-6伏范围的电ffi施加于互连电缆.互连电缆两端所呈现的电庄信号含义定义如下a.对于二进制(标志-MARK或OFF)状态来说，发送器的A端相对于C端而言应为负值.b.对于二进制o(间隔一SPACE或ON)状态来说，发送器的A端相对于C端而言应为正值.3. 1. 1 开路测量(图3)对于任意一个二进制状态，在发送器输出端和发送器电路地之间所测得的电压(Vo)幅值应不小于4.0伏，也不大于6.0伏.对于相反的工进制状态，巧的极
9、性应相反.3. 1.2 测试端接测量(圈对于任意一个二进制状态，通过在发送器输出端和发送器电路地之间连接的一个450欧姆:t1 %的测试负载.在发送器输出端和发送器也路地之间测得的电压(V，)幅值应不小于Vo幅值的90%.3. 1 3短路测量(回到对于任意一个三进制状态.将发送器输出端与发送器电路地短接，流过发送器输出端的电流(榈值不应超过50毫安.3. 1.4 断开电源测量(国3)在这一状态下，通过在发送器输出端和发送器电路地之间施加-6，0伏-+6.0伏范围的电压，发送器输出极漏电流()幅值不应超过100微安.3 , 1 5输出信号波形(图4)在发送器输出的交替二进制状态(-.0一勺一0，
10、等)的变换期间，在发送器输出端和发送器也E各地之间跨接的一个450欧姆士1%测试负载两揣测得的电压应是在0.1 V和O.9V.JI之间单向变换，此后，信号电压相对稳态值的变化应不大于V的10%.直到发生下一个二进制的转换为止.并且陀或良的瞬时值在任何时候都不应超过6，0伏，也不应小于3.6伏.V定义为发送器输出的两个稳态值之间的电压差.-4一Q.r1516-88 t运J辞世叫阳响喃图3发送器参数测量被测参数f施加的电压开路测量4.0V毛jVol6.0V 测试瑞孩测量IVtl县0.91Vo I 短路测量1151 ,; 150 mA 电1军断开测量l1xl , IOO)JA -6.0V-b.OV
11、-5一QJ1516-88 民s二IVt再1;稳态电压差快，比-0.1 Vss 二_0.9 VS5 一一-1.IV5S 图4发送器输出信号波形3. 1 6 波形整形(困5)发送器输出信号波的整形将被用来控制在互连中祸合到邻近电路上的干拢(近端申音)电平.上升时间1，通常应被控制.使之能保证当采用最大数据信号速率时，信号在O.lV.J与O.9V之间的过渡时间不超过0.3倍的单位间隔(1，)当数据信号速率低于1千比特/秒时1，可以300微秒，信号上升时间与电缆距离以及数据信号速率之间的关系在附录图Al中给IU.对于一个已经确定了数据信号速率的特定应用场合，最长的上升时间应根据数据信号速率曲线来确定团
12、应选定这一上升时间或更短的上升时间，根据所选的上升时间，就可以电缆长度曲线确定最长的工作电缆长度.对于一个固定的上升时间来说，可以使用比附录图Al决定的更短的任意电缆长度或更低的数据信号速率.-6一数据信号速度一比特/秒.tbQJ1516-8ll 。.9Vs5-一b产t，刊卢图5信号波形整形要求tb=可用的单位间隔持续期当tblms时.1r4千欧)的差分接收器，以及-0.2伏-+0.2伏之间的低输入门槛转换区，并允许幅值不超过3.0伏的内部偏置电庄.对于一专门的应用，遵循3.2 6条所规定的限制，允许在负载上带有多个接收器和一个失效保护装置.不平衡电路在负载上使用的接收器在电气上等间于QJ15
13、15-88T-衡电压数字接口电路的电气特性中为平衡型接口所规定的接收器.-7一QJ1S16 88 输入电流一电压测量(图6)3 2 1 V (或几)在一10伏-+10伏之间，同进V(或V，)保持为0伏(接跑).此时所产生的输入电流1(或IU)应保持在阁6中曲线图所示的阴影区域内，并应在接收器的供电电源断开和接通这两种情况下进行测量.A +3. 25 mA 王25mAIi 接收器输入电流电压测量图6输入灵敏度测量(图7)322 在输入共模电压(V，m)-7伏-+7伏范围的情况下，接收器应正确地呈现一个预定的二进制状态所要求的差分输入电压并不高于200毫伏，共模电压(V，m)定义为呈现在接收器输入
14、端(A和B)上的相对于接收器电路地(C)的两个电压的代数平均值.Vi 极性的翻转应使接收器呈现相反的二进制状态.要求接收器在差分输入信号电压的幅值为200毫伏-6伏范阳内能保持正确的操作.在任意一个接收器输入端和1接收器电路地之间出现的最大电压(信号加上共模电压)的幅值不应超过10伏，以免引起接收器的运行失败.此外，接收器应能在输入两端所施加的最大差分信号为12伏的情况F工作.8-04测量的电+6 E叩明tH扩吼叫脚一6V过il:Vcm :=O -7V - 71/ 接收器输入灵敏度测量图7- 8 QJ1516-88 校端接硬件的设计者1i:知泼，带有曦青的愤f育哥变缺可能在接收的梯件黑造成平稳
15、ii!或报哥哥剧情llI.因此1i:采取适当的技术去防止这种情况.例如，可以在接收棒且引人晤后挂术以帮助防止这种情况.3.2.3输入平衡怯测就(陶8)接收榕输入电li咆流特性以及偏置咆压的平衡位应该是这样的:个400毯伙的1!分电li(V;)涌过500欧姆土1%的电阻加到每一个输入端上(如i葡B所示)井底V，. 在一7伏-+7伏龙问变化时，接收器应保持在预定的二三进制状态.当V;的极性反转时，在上述相同的情况下，接收苦苦应保付相反的工放制状i队Vi府4QQmVC M Vcm=币7V-+7V阔8接收器输入平衡性测量3.2.4 多接收稽驱动榜有能力扳供驱动不大于10个并联接收器的流信号.然而，多接
16、收器的实际安排包括接纷议皮、失数保护网络、数据迫感搬地等项因桨，姻不适当考虑，可能会降低负载的动态特性.对一个特定应用的实际安排必须包括上述特快的考虑.恨这不属于本标准的精图.见3 2 6条关于总的负载白阻的限制.3.2.5 效保妒操僧使用不平衡电压数字接口电路电气特性的其它标准和规范J能要求有一接特定的交换电路对某些缺障情况的失效保护.这些故障情况吁以包拍下列的个城几个:3-2-5-1 il送然处于J!l.源断开状态.3.2.5.2接收器禾和121J挂棚J!一日一3-2-5.3互连屯缆开腾325.4 发连l!.!盟员在路QJ1516-88 3.2.5.5 负载的输入f商号在土200毫伏的转换
17、g内你掷了一段异常的时间周期(与应用有关) 当特定的应用姿求检测上述一个或多个攸降情况时，在负过道上婆在附加装置，并应确定下列内辛辛和f:f11决定;8.那一些交换电路姿求恢障梭视1.b. 那种自立障必须被l险测.C. 主导检测到故障时必须采用们么捎旅.例如，接I&必须泉现那一个工波市j状态，险测饿障的方法与应用有关，故不作迸i的规定.3.2. 6 总的负载特性的限制包括多个接收器和l失效保护装置在内的总的负钱也自正在输入成(图2A中oB)之i问阪大于400欧姆.井底，为使所有的接收器i呈现预定的-政制状态所要求的若是分输入电JE&:不大于200毫伏.3.3 直逃跑缆特性3至连电缆的特性不作规
18、定.所用的任何万:lt电缆的候能破保持特定的&:用所要求的必婆的俗等质盘.如巢系统认为必耍，可以使用屏障配电缆(见6.2条).本标准的附浪提供了关牙性能以及l!.缆长皮与数据信号速事关系曲线的指南.3.4 信号回线锦lf音输方向使用单独的信号囚统.为了秽，地咆位主是(V，)和纵向搞合睐岗的影响减泵盖章小，成仪夜发放器接口点的C端k通过山胳地制造信号网线.在若干种可能的信号凶路:!lt:1n鞋，取决于指定的缺口应用.图9给自丁树种可以使用的方隶主E例，说明如下10 QJI516-88 世备E卡?;二立蓝A B 险卡七二且二日IR4土二盐:;4 -J血-+L咛罔9信号困线互连3.4. 1 方案11
19、1一Q.J1516-lIlI 每个接收器的B线通过单独的互连线返回到发关器电路地(C).在这一方案里，在接收器的A和B引线都提供给按口的场合，接收器也有能力与平衡的QJ1515-88平衡咆压数字接口电路的电气特性起工作圄3. 4. 2方案Z设备E里的所有接收器的B端被起连接到一根单一的信号同线电路，这一信号问线电路被连接到设备W里的一个发送器电路地(C)上.同样，另一信号四线电路用来将设备W里的接攸黯B端和设备吧里的不平衡发送器的发送器电路地(C)相连.图9所示的A和B.A和B以及C交换点并不打算要求一个接口连接器或有关的插针连接，此外，方案1所示的接收器B的连接导致单个信号困线电路，根据特定
20、应用的规定，它可以通过内部或外部方式与设备连接.4环境约束只要同时满足下列运用规则，符合木标准的不平衡电压数字接口电路将能在数据信号速率达100f比特/秒的情况下满意的工作:a. 互连Jl!缆t主度不超过附录中所示推荐缸，它是根据适用的数据信号速率和波形确定的.b. 接收器上的共模电压小于4伏(峰值).共模电压定义为F列电压的任何非补偿组合:发送格一接收器的地电位差以及当电缆的发送器端对地烧路时，在接收器电路地和Il!缆之间测得的纵向祸合峰值电压.C. 负载接口点上的信号导线和公共回线之间的总的峰值噪声，当在发送器接口点上用一个50欧姆的Il!阻代替发送器(以及波形整形网络，如果使用的话)时，
21、应小于预期接收的信号幅度减去。2伏.量电路保护不平衡电压数字接口发送器和接收器器件，在电源接通或断开情况下，只要遵循本标准的规定，在下列情况下均不应损坏a. 发送器开路.b 在发送器或负载接口上，信号导线和信号周线之间短路.C. 与遵循本标准及QJ1515-88平衡电压数字接口电路的电气特性黝规定的电气特性的任何其它引线短路.d.对地短路-12一QJ1516-88 上述故障b-d可能引起接口器件内的功蜒接近典型集成电路组件所允许的最大功耗.因此使用者必须注意.在一片集成电路组件里包含有多个发送器或接收器的情况1.每一组件在同一时刻仅允许个这样的故障而不被损坏.使用者也应注意，在输入/输出端和电
22、路地之间附加的寄生电压可能把遵循本标准的发送器和接收器器件损坏.在互连电缆有可能被不小心连接到其它也路上去的那些场合，或组件被暴露在恶劣电磁环境场合下，应采取一些保护措施.但这已不属于本标准的范围.6可选的撞地方囊6. 1信号地无论使用平衡型、不平衡型或者二者组合型式的接口电路正常工作都要求在五连的每一端上设备的电路地之间有个信号地的国路.信号地的交换线应连接到电路地(或公共端).当特定的应用有要求时，它应以下列任何一种方法连接到保护地，如图10所示司选跨接地主章ASG GWG 50 GWG 丁刃: 草案B符号说明:巾=保护地或机壳地去=电路地或电路公共线SG=信号地交换引线GWG=电源系统的
23、绿色导线地因10可选的接地方案6 1. 1方案A设备的电路地通过一个功耗为1/2瓦的100欧姆:1:20%的电阻接到保护地(仅在一个点上)当特定的设备情况有需要肘，可使用一个附加短接装置将电阻傍路，将信号地和保护地直接短接在一起.-13一Q J1S16-88 6 1 2方案B电路地应直接连接到保护地.不需要在互连的两端都采用相同的方案，然而，应小心防止建立带有大电流的地线阳路.注。在方案A里的某些地线有故障情况下，大的地线电流可能导致山阻损坏.因此，应该有检查和替换电阻的措施.6 2 屏蔽地某些接口应用由于射频干扰(无线电噪声)或其它日的，可能要求使用屏蔽互连电缆.当使用屏蔽电缆时，屏蔽层应在
24、某一端或同时在两端(取决于特定的应用)仅仅连接到机架地上.屏蔽连接方法和任何有关的连接器不属r本标准的范用.-14一Q J1S16-88 附录A应用指南(参考件)当互连的设备使用本标准规定的电气特性时，应考虑到由于互连电缆特性.电缆长度、发送器的近端串膏、可选的接地方案、多接收器的使用、失效保护的方法以及使用其它电气特性的接h的连接等而可能发生的某些问题M 工作的约束不平衡Jll压数字接口的最大工作距离主要是设备连接中对邻近电路的总的鹅合干扰(近端串音)的函数.此外.不平衡电路对于负载接口点上信号导线和信号回线之间的任何不平衡而引起的差分噪声是很敏感的.发送器和负载接口点之间的实际距离及互连电
25、缆长度的增加会加大共模晓声和总的近端串音.因此，用户最好能将电缆长度限制在和发送器一负载间实际距离要求相适应的最小长度内.因Al给出了信号上升时间与电缆长度，以及数据信号速率之间的关系曲线.这些曲线是根据计算和实验数据得出的.条件为:使用双绞铜芯电话也缆，线缆电容为52.5皮法/米.50欧姆源阻扰.12伏(峰-峰)的源信号，允许有峰值为1伏的最大近端串音.横座标是发送器信号从O.lV.至0.9V_的上升时间，给出了线性型和指数型两条丰升时间曲线，由横座标向上读至相应的电缆长度曲线并读出左边纵座标刻度，并可确定相应的最大数据信号速率.这样，对于任何指定的上升时间，均可确定鼓大咆缆长度和最大数据信
26、号速率.例如，对于5微秒的线性型上升时间，最大电缆长度为150米最大数据信号速率为60干比特/秒.它能保证在前述条件下的近端串音不超过峰假1伏.对于任何设备的设计，在确定可以使用的最大数据信号速京和最大电缆长度时，还必须考虑元件的允差.罔Al的曲线禾入从其他噪声源娟合fU电路上的共摸噪声.任何信号质量降低将会影响特性，而近端串音的作用更会影响电缆长度限制.在这些情况下，将得到一个小于5%的零交又不定值，也可以使用不同于双绞0.5毫米线径52.5皮法/米特性的电缆.用户应确定串音将被保持在小子l伏的推荐值下，所用的电缆类型和长度必须能维持特定应用所需的必要的信号质量.在使用双绞电缆的带有不平衡电
27、路的场合以及在双线用作两个不问交换电-15一旦旦旦t坐路的信号导线的场合，两根线的信息流应为同一方向.E 一才/ 卡庐? 1 卜一队十寸一3 二Xj _l_ 寸foaK 0 12K 0 时四世干白白Hf法石肿如h阳坦将根/剧K JO 300 ?回10 I田上叶时闯A1S罔Al数据信号速率或电缆长度与上飞时间的关系曲线A2 和真它接口的兼容性一16一旦旦旦生翌如本标准寻|亩一章所述，满足QJ1516-88不平衡电压数字接口电路的电气特性要求的发送器和接收器与满足CCIlT的V10和X26建议的发送器和接收器是相兼容的.不平衡电压数字接口的电气特性的设计允许在同一互连电缆护套里同时使用平衡型(且L
28、QJ1515-gg平衡电压数字接口电路的电气特性)和不平衡型电路，例如，平衡电路可用于数据和定时，而不平衡电路可用于低速的控制功能.由于QJ1516-gg不平衡电压数字接口电路的电气恃性和QJ1515-88平衡电压数字接口电路的电气捋性基本差分接收器在电气上是相同的.因比，就有可能将在接口一边的使用QJ1516-g8不平衡电压数字接口电路的电气特性接收器和发送器的设备和在接口另一边上使用Q11515-g8平梅电压数字接口也赂的电气特性发送器和接收榕的设备相互连接，如果接收器和发送器的引线被适当地布局以适应这样一种安排的话.也有要能使不平衡接口电路和GB6107-85使用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据也路终接设备之间的接口电路相互工作-A3波形整形如3 t 6条所述，必须控制波形整形，使其能限制桐合到邻近电路上的近端串音.典型地，对于大部分使用集成电路技术的应用场合，线性型的波形可以用转向率控制得到.在其他应用场合，特别是上升时间为100微秒或更长的低调制速率的应用场合.指数型的上升时间可以通过RC波形整形来实现.附加说明木标准等效果用美国电子工业协会(EIA)标准RS-423A不平衡咆压数字接口电路的电气特性本标准与CCI建议VIO和X26完全兼容.本标准由航天工业部第七0人所提IU.本标准由航天工业部国营七一九厂负责起草.一17一
