为什么网络需要公共地线?

电器工程 地面
2022-01-26 14:37:41

我正在阅读有关计算机和嵌入式系统中的串行通信的信息,并发现了以下声明-

通过电线连接的计算机必须具有公共接地参考,通常由电缆中的接地线提供。来源

这是什么原因?我以为地线只是为了防止漏电。通信网络中对公共地线的需求是什么?

4个回答

电压是相对的。只有当您有另一个电压电平可以与之比较时,一个电压电平才有意义。如果您只看信号线,就不会更聪明,也不会测量电压。你需要一个参考来衡量,这样你就可以说信号是这么多的伏特,以地为参考

除非另有说明,否则当我们谈论电压电平时,这意味着参考地。平衡信号通常关于接地对称,因此当一根线上的电压变为 +1 V 时,另一根线上的电压将变为 -1 V。非常对称。但是接收器不会看一根线并看到+1 V;它将查看两根电线之间的电压差,然后接地无关紧要。此类信号通常通过双绞线电缆传输,其中一根线是正信号,另一根线是负信号。没有地线。

编辑
Kortuk 想看到一张漂亮的照片。再次。(叹)

在此处输入图像描述

Et 瞧,une jolie 形象。别看恩雅,这是关于我的挂钟的。它挂多高?大多数人会说“大约2米”。那是因为我们通常会将地板作为参考水平,我们的“地面”。但是我的公寓在二楼,如果我以街道水平为参考,时钟将在街道水平上方 8 m 处。地理学家可能会建议海拔 35 m。所以“高度”没有参考是没有意义的,而电压也是一样的。

dmckee 是正确的(应该将其添加为真正的答案),这是因为任何电信号都需要接地连接提供的返回路径。电压的另一个名称是“电位差”,意思是两点之间的电位所以你不能只说一个点是“五伏特”,你必须说它是“相对于 x 的五伏特”(实际上我们确实说前者,但假设我们知道相对点在哪里 - 例如接地节点)

想想一个灯泡——有两个终端。电池 - 两个端子。我们可以通过将灯泡的一个端子连接到电池端子之一来点亮灯泡吗?不,我们必须完成电路
另一种看待它的方式是泵(电池)和管道(电线)加上一个(封闭的)水轮(负载)为了使泵转动轮子,需要有一个出水管和一个回流管。

这是一个图表来澄清:

水类比

请注意,上面解释了对 2 根电线的需求 - 正如 Wouter 正确解释的那样,不一定需要“公共接地”(即在与变压器/光学隔离的系统中)。发射器和接收器仍然有一个完整的电路(例如,变压器的初级磁耦合到次级 - 这就是次级可以有不同的“接地”参考的原因)所以事情对他们来说“看起来”是一样的。

一般来说这是正确的——电压必须有一个参考点。将电压视为距离:除非您从哪里同意,否则距离的概念毫无意义。

但严格来说,这种说法并不正确。电线不需要带电,它可以是玻璃纤维线...

另一个反例是平衡变压器耦合通信,大多数现代以太网连接和一些高可靠性系统(如 MIL-1553)都使用这种通信。对于这样的通信,两个通信系统不需要有共同点。

通信网络以电压差的形式传输数据。要测量任何电压,都应该有一些参考点。两台计算机或两台具有串行连接的设备都打赌它们应该理解数据的相同含义(读取 - 电压的相同参考点),因此提供相同的公共接地是必不可少的。这也有助于防止噪声破坏数据交换。