【国家标准(GB)】 非平衡电压数字接口电路电气特性

中华人民共和国国家标准
非平衡电压数字接口电路的电气特性Electrical characteristics of unbalancedvoltage digital interfacc circuits主题内容与适用范围
GB12166—90
本标准规定了非平衡电压数字接口电路的电气待性。这种接口电路通常是以集成电路来实现的。它可以用于数据终端设备(DTE)与数据电路终接设备(DCE)之间串行二进制信号的交换或数字设备之间串行二进制信号的任何点对点的互连。本标准与 GB7618(CCITT建议 V.10)和 X.26建议相兼容。接口电路包括个发生器，它通过互连电缆连至由一个或几个接收器所组成的负载上。电路的电气：持性规定为从发生器和接收器元件上直接测得所要求的电压、电流和电阻值.对为了减少非平衡电略对：邻近电路的近端串扰而普遍需要的信号波形的整形要求也作了描述。非平衡接口接收器规范与GB11014中平衡接口接收器规范在电气上是等同的。提供了对互连电缆的最低性能要求。在附录A（参考件)A1中给出了电缆长度和近端串扰的产生等参数的影响而限制数据信号速率的指南。非平衡发生器和接口的负载部分所规定的参数是，它使非平衡接口电路可以与GB11014所规定的平衡接口电路拍同的互连线路中使用。例如，平衡电路可以使用于数据和定时，而非乎衡电路可以用于低速控制作用，此外，在某些情况下，也可能与其他数字接口标准例如GB6107(RS-232-C)的发生器和接收器进行互连操作。
本标准预期为要求使用非平衡电压数字接口电路的应用规定了完整的DTE/DCE接口（即协议、定时、插针分配等)的其他标准引用。也可预见在使用二进制信号交换的其他领域中应用。本标准并未规定为DTE/DCE接门互连设备的正常操作所不可缺少的其他基本特性（例如信号质量和定时等等）。当本标准被其他标准或规范引用时，应当注意某些选择尽适合的。需要引用的那些标准和规范的制定者，必须确定并详细说明应用场合所要求的那些可选的特性。2引用标准
GB11014(RS-422-A）平衡电压数字接口电路的电气特性G-B12057(RS-449）使用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设备之间的通用37播针和9插针的接口
3适用性
本标准的内容可适用于设备之间的接口所使用的电路，在这里，信息是在直流基带电平上以二进制的形式传送的。本标准将供使用这些电气特性的规范和专用的接口标准引用，本标准适用性的典型应用示于图1。
国家技术监督局1990-01-12批准1990-08-01实施
GB 12166-90
图1非平衡电压数字接口电路的应用DTE
一数据终端设备：
数据电路终接设备！
一接门发生器；
一接门负载：
非平衡接门电路；
远程通信信道
非平衡电压数字接口电路通常用于数据，定时或控制电路，在这些电路上的数据信号速率可达100kbit/s。符合本标推电气特性的非平衡电压数字接口设备，并不需要工作在所规定的整个数据信号速率范围之内。它们可以设计成工作在较窄的范围内来满足更为经济的特定应用，特别是在较低数据信号速率的情况下。
尽管非平衡接口较平衡接口预定使用在较低的数据信号速率，但在下列情况经常发生的场合，其通用的方法不予推荐。
目。对于有效的非平衡工作互连电缆太长。b五连电缆容易受到外部噪声源的影响，并可以引起超过士1V不需要的电压，该电压是以502电阻器代替发生器，在电缆负载端的信号导线和电路公共点之间所测得的差动电压。c.需要对于其他信号的干扰减至最小。虽然最大电缆长度的限制卡加规定，但是，给出了关于留有余量工作距离作为信号速率函数的指南【见附录A（参考件))。通常，在设备的设计和安装能够保证噪声和地电位的数值在规定的容限之内的场合，这些留有余量的数值可以大大超过。在本标准中，以bit/s为单位所表示的术语“数据信号速率\是一个重要参数，它可以不同于使用相同单位设备的传送速率。数据信号速率用来定义，其中T是一个有效瞬变之间的最小间随（引自CCITT的定义53.36。在本标准所针对的二进制系统里，当各自定义中所使用的单位间隔是最小间隔时，以bit/s为单位的数据信号迷率和以波特(baud)为单位的调制速率在数量上是相等的。接口线负载上的数据信号速率与某些系统中设备的数据传送速率不同，在这些系统里，调制建立所需的单位时间间隔，较小于一个信息位的持续时间，例如，在两相编码系统中，数据信号速率是数据传送．速率的两倍。
4电气特性
非平衡电压数字接口电路示于图2。电路由部分组成：发生器（G)、互连电缆和负载，负载包含有GB12166—90
一个或多个接收器。发生器和接收器的电气特性，是按照直接电气测量来规定的，而互违电缆则以其电气和物理特性来描述的。
4.1发生端的特性
行连电线
若号华楼
信号向路，
图2非平衡数字接口电路
A,C—发生器接口A\、Br—负款接口,C—负载电路地，C一发生器电路地; V,一地电位差负费
接收器
替有至附加
的格收器
发生器的电气特性，包括波形整形的规定，是根据图3～图6的测试例举和4.1.1~4.1.6条的描述来规定的。满足这些要求的发生器电路，其结果形成一个低阻抗（50或更小）的非平衡电压源，它产生一个4～6V范围内的电压如至瓦连电缆。互连电缆两端所呈现的电压含义规定如下：且。对应于二进制\1\(标志或\断开\)状态，发生器A端相对于C端为负。b.对应于二进制\0\(问隔或\接通”)状态，发生器A端相对于C端为正。4.1.1开路测量（图3)
对应于任意·个二进制状态，在发生器输出端与发生器电路地之间所测得的电压（V。）幅值不小于4.0V、也不大于6.DV。对应于相反的二进制状态，V。的极性应该反向。4.1.2检验终接测盘（图3)
对应于任意：个二进制状态.在发生器的输出端与发生器电路地之间跨接4502士1%的测试负载，并在此两端间所测得的电乐（V,)幅值，应不小于V。幅值的90%。4.7.3短路测量（图3)
对应于任意一个二进制状态，将发生器输出端与发生器电路地短接，流经发生器输出端电流（I，）的幅值，不应超过150mA。免费标准bzxz.net
4.1.4切断电源测量（图3)
GB12166—90
在此情况下，通过在发生器输出端与发生器地之间施加+6.0~电流（1）的幅值，不应超过100uA。C
图3发生器参数测量
被测参数
6.V范围的电压，发生器输出漏
路测】
4.0a-V.--8.0v
检验终接谢
短略测世
11,i150mA
断电测整
IT. ≤TaOμA
外电压
4.1.5输出信号波形(图4)
GB12166—90
在发生器输出的交替二进制状态（“1\“0\“1\_“0”等等）的跃变期间内，在发生器输出端和发生器电露地之间所跨接的4502士1%测试负载两端测得的电压，在0.1～0.9V。间应单间变化，此后.信号电压相对了稳态值的变化，应不大于V。的10%，直至下一个二进制跃变发生，且V，或又的瞬时值在任何时候都不应超过6.0V,也不应小于3.6V。V是发生器输出两个稳态值之间的电压差。V.-V.,|=稳态电压差
图1发生器输出信号被形
A1.波形形（图5)
发生器輪出信号的波形整形，是用来控制在互连之中羯台至相电路上的干扰（近端串音）电平。升即，一应加以控制，用来保证当使用最大信号率时，信号在0.」～0.9，之间的过渡时间不超过单使间随的0.3，速率低于1kbit/s时，可达00。借号上升时间与电继距离以及数据信号速率之的相互关系，在A1中给出。对于一个信号速率业已定的特殊应用场合，最大的上月时间应由借号速率曲线来决定。应该选定最小的上升时间。利用选定的上升时间，最大的操作电缆长度：就能由电缆长度曲线来加以确定。对于一个固定的上升时间来说，比由图A1所决定的更短的任一电缆长度或信号速率均可使用。
提供波形整形的方法不予标准化。然而，所要求的波形整形，可用许多方法来完成。典型的是使用上升时闯为线性的形式(线上升）此外，指数上升时间也可以使用，特别是在较低的数据信号速率的情况下[见附录A(参考件)}。
作发生器传送对称信号到时钟线的场合，应使用时钟周期而不是时钟波形的单位间隔来确定最大电继长度（例如，虽然时钟速率是数据速率的两倍，但仍可使用相同的最大电缆长度限制）。GB 12166—90
图5信号波形整形要求
图中，4合适的单位间隔持续时间：当≥ims时，300us
当 t <1ms 时, 4 ≤0. 3 t。
4.2负载特性
负载由一个或多个接收器(R)组成，如图2所示。不具有失效保护的单个接收器的电气特性，是根据图 6～8所示的测量方法和 4.2. 14.2.4条的描述予以确定。满足这些要求的电路，最然归结为差分接收器，它具有高输入阻抗（三4s2)，小的输入门限（在一0. 2~十0. 2V之间跃变区,并允许幅度不超过 3. 0V 的内部偏压。对于特殊的应用,在 4. 2. 6 条所规定的限制范围内，充许多个接收器和一个失效保护工作的设备在负载之中。非平衡电路负载上所使用的接收器，在电气上与GB11014中平衡接口所规定的相同。4.2.1输入电流-电压的测量（图6）电压V（或 V)的范围在一10～十10V之间,而 V（或V)保持在 OV(接地),其所产生的输入电流I信（或「)应保持在图6中曲线所示的阴影区域之内。测量应在接收器供电电源“断开\和“接通”两种情况下进行。
图 6接收器输入电流-电压的测量4.2.2输入灵敏度的测基（图7)
在输入共模电压（Vam）为一7～十7V的整个范围内接收器正确呈现预定的二进制状态所要求的差分输入电压应不大王200mV.共模电压V的定义为，基现在接收器输入端（A和B）相对于接收器电路地（C\)的两个电压的代数平均值。F的极性反转，应使接收器呈现相反的二进制状态。在差分输入信号电压的幅度为200mV～6V的范围内，接收器应保持正确的操作。任一接收器输入端与接收器电路地GB 12166—90
之间出现的最大电压（信号加共模）幅度不应超过10V，且不致引起接收器的操作失误。此外，接收器应能在其输入端施加12V最大差分信号的情况下工作。注：终接硬件的设计者应当意识到,伴随噪声出现的慢信丹联变。可能在接收的器件中引起不稳定或握诱的情况,因此,应采用适当的技术来加以防止,例如,可以在接收罄内引入滞后技术来帮助防止这种情况，+200mV
- 200my
图7接收器输入灵敏度的测量
4.2.3输入平衡的测量（图8)
跃变区
双B到
测得的电压
接收器输入电压-电流特性和偏压的平衡度应当是：当400mV的差分电压（V，）经500α士1%的电阻器加至每个输入端（如图8所示），且V在7一十7V之间变化时，接收器应保持在预定的二进制状态。当V的极性反向时，在相同的条件下，接收器应保持在相反的二进制状态。oa+1%
图8接收器输入平衡的测量
4.2.4多个接收器
驱动器具有提供最多10个并联接收器所需直流信号的能力。但是，多个接收器的物理排列要考虑短接线的长度、失效-保护网络、数据速率以及接地等因紊，如果实现的方法不适当，将可能降低负载的动态特性。对于特定的应用，其实际排列必须考虑上述的特性，俱这已超出本标准的范围。参见4.2.6条关于总负载电阻的穿限。
4.2.5失效保护操作
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使用非平衡电压数字接口电路电气特性的其他标准和规范，可能要求使特定的互换电路对某些故障情况实现失效保护。这些故障情况可以包括下列之一或多个：发生器处于电源断开状态；
接收器没与发生器互连；
c．互连电缆州路：
d．互连电缆短路；
输入到负载上的信号，在-段非正常的时间间隔(与应用有关)内,仍保持在既变区域内e.
(±200mV),
当特定的应用要求检测上述故障情况之一或多个时，在负载上需要有附加装置，且下列项目必须决定并加以说明：
哪些接电路要求故障检测：
b、什么样的故障必须检测；
c.当检测到一个故障时必须采取什么样的动作;例如,接收器必须呈现哪种二进制状态？故障状态检测的方法与应用有关，因此末作进一步的规定。4.2.6总的负载特性的容限
包括多个接收器和失效保护装置在内的总负载电阻，在其输入点（图2的A和B')之间，阻值应大于40052.且无需大于200mV的差分输入电压，就能使所有接收器呈现预定的二进制状态。4.3互连电缆的特性
金属互连电缆的特性未作规定。使用的任何立连电缆的性能，应当保持特定应用所要求的必需的信号质量，当系统认为必要时，可以使用屏蔽电缆（见7.2条）。本标准的附录A（参考件）提供了有关性能政电缆长度与数据信号速率的指南。4.4信号国路
每个传输方向使用单独的信号回路。每条信号回路只在发生器接口点的C端与电路地接通，以使地电位差（V。)和纵向耦合噪声的影响减至最小。有关信号回路的互连，按照特定的接口应用，将有许多种可能的线路配置，图9展示了可供使用的两种配置实例，描述如下。4.4.1配置1
每个接收器的B'引出端，通过单独的互连线返回至发生器电路地（C)。在这些线路配置中，接收器的 A'和1 B引[出端均连至接几处,接收器也有与平衡 GB 11014 操作的能力。4.4.2配罩2
设备\B\里的全部接收器的B端与单个信号回路连接，该信号回路仅仅在设备“W\里才连接至发生器电路地（C)。同样，另：条信号回路是用来将设备“W\里接收器的B端与设备\E”里的非平衡发生器的发生器电路地（C)互连。
图9所示的A和B,A与B以及交换点C,并未打算有与接口连接器或有关的插针相连接的含义。·此外，配署1单接收器B\引线端与单个信号回路的连接，根据特定应用的规定，既可以在内部也可以在外部与设备连接。
设备证
设备w
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信好导战
信粤回路
信守导线
信号回路
信务导线
信号回路
估号导线
号回路
配通2
号导线
号向路
指舒导线
信导线
超回路
信号争明
图9信号回路互连的例举
设备F
5环境的限邮
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当下列工作上的限制同时得到满足时，符合本标准的非平衡电压数字接口电路，能在数据信号速率高达100kbit/s时满意地工作。
a，根据附录A（参考件）所示的实际应用数据信号速率和波形，其互连电缆长度在建议所要求的范围内：
b.接收器的共模电压小于4V(峰值)。共模电压是指发生器-接收器地电位差、接收器电路地和电缆（发生器的电缆末端对地短路）之间所测得的纵向耦合峰值噪声电压的任何非补偿组合。负载接口点上信号导线和公共回路之间的总峰值噪声，发送器接口点以5的电阻器替换发送器(以及整形网络，如果使用的话)时，应小于所期望的接收信号幅度减去0,2V。6电略保护
非平衡电压数字接口发生器和接收器组件，无论在电源接通或断开的条件下，根据本标准在下列情况下应不受损坏。
。发生器开路：
b，在发生器负载的接口点上，信号导线和信号回路之间短路！c.所用的电气特性符合本标准和GB11014(平衡接口)的任何其他引线短路；d.对地短路。
上述故睡bd，可拟导致接口组件内的功耗接近带用的集成电略（C)组件所能充许的最大功耗。因此，用户必须当心在单片集成电路中提供多个发生器或接收器的场合，每个组件在局一时刻仅能容许一个这样的故障而不致发生损坏。用户还应当心，迹循本标准发生器和接收器的组件，由于施加在其输入/输出端和它们的电路地之间的寄生电压而根坏，在由于疏忽而可能将互举电缴接至其他电路，或可能暴蘑在严重电磁环境的那性应用场合，防护可能是需要的。此种防护不在本标雅的范围之内。了可避择的接地排列
7.1信号地
接口电路的正常操作，无论是平衡、非平衡或其两者的组合，都要求在互连的每一端设备的电路地之间，提供一条信号地的通路.信号地的互换引线应连接至电路地（或公共回路），作为特定应用的需要，下列方法中的任何一种接法（如图10所示），其电路地（或公共回路)应连接至保护地。7.1. 1 配置*A*
设备的电路地，通过功耗为0.5W的1000士20%电阻器，仅在一点接至保护地。当特定的设备情况有需要时，可采底辅助措施以短接线旁路电阻器，并使信号地与保护地直接连接在一起。7. 1.2配置\B\
电路地直接连至保护地。
在互连的两端无需使用相同的配置。然而，应当小心的实践以防止建立带有大电流的地线回路。注：在配*A\中，当某个地线有故障情况时，大的地线电渡可能引起电阻器撤坏。因此，应该有便于检查和更换电阻器的措。
7.2屏蔽地
配置A
配黄B
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可选桥接片
图io可选择的接地排列
一保护地或机架地：
SG一信号地的互换引线，
一电络地或电路公共回路；
WG一电源系统的导线地
若干接口的应用，由于射频干扰《RFI)或其他目的，可能要求使用屏教互连电缆。当使用屏蔽电缆时，按照特定的应用，在任何一端或同时在两端，只将屏蔽体连接至机架地。屏蔽的连接方法及其任何相关联的连接器，并不属于本标准的范围。GB 12166---90
附录A
应用报南
(参考件)
当互连的设备使用本标准所规定的接口电气特性时，应当考虑由于互连电缆特性、电继长度，近端串扰的产生，可选择的接地排列、多个接收器的使用、失效保护操作以及与使用其他电气特性接互连等而可能会发生的若半问题。
A1 工作的限制
非平衡电压数字接口的最大工作距离主要是设备互连中耦合至邻近电路干抚（近端串扰)总和的函数。另外，非平衡电路对由于负载接口点处信号线与信号地（回路）之间任何非平衡而引起的差分噪声十分敏感，发生器与负载接口点之间物理距离和互连电缆长度的增加，将加大暴露之中的共模噪声和总的近端串扰。因此，建议用户将电缆长度限制到最小，以便与发生器一负载物理间距的要求相适应。数据信号速率及电缆长度与信号上升时间的关系曲线示于图A1.这些曲线是针对双绞铜芯电话电继，其线间电容为52.5pF/m，信号源内阻为502,电压为12V(峰-蜂值),以及考虑有1V(峰值)的最大近端审扰等条件，根据计算和经验数据而得出的。横坐标是来自发生器的信号由0.1V。至0.9V的上升时间，曲线既有线性上升时间也有指数上升时间。按照电缆长度所对应的左边坐标刻度的读数，其所关联的最大信号速率能够确定。因此，对于任一特定的上升时间值，其最大的信号速率和电缆长度均能决定。例如，5us的线性上升时间，其最大的电缆长度为150m，而最大的数据信号速率为60kbit/s，并能在上述条件下保证近端申扰不超过1V峰值。在设计任何一个设备时，在确定可以使用的最大信号速率和电缆长度方面,述必须考虑元件的容差。图A1中的曲线，并未计入来自其他信号源赖合至电路上的共模噪声。在任何信号质量的下降将会影响性能之前，近端串扰的效果是影响电缆长度的范。在这些情况下，将得到小于5%的零交叉（过零}模糊点，
也能使用不同于双绞24AWG，52.5pF/m特性的电；但是，用户应当确定串扰将保持在小于IV推荐值。所使用的电缆类型和长度，必须能够维持特殊应用所必需的信号质量要求，在使用双绞电缆和非平衡电露以及双线用作两个不同接口电路的场台，两线中的信息流应为相同方向。
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