Принцип подавления синфазных помех экранированной витой парой
10 февраля 2026Витая пара состоит из двух изолированных проводников, скрученных между собой, что делает её особенно подходящей для передачи дифференциальных сигналов. По сравнению с параллельными проводами она эффективнее подавляет помехи. Характеристики витой пары проявляются в следующих двух аспектах:
1. Устранение ёмкостной связи
По сравнению с параллельными проводами значения ёмкости связи каждого проводника витой пары с источником помех или землёй оказываются более близкими, благодаря чему импеданс становится более сбалансированным, как показано на рисунке 1.
Figure 1
Поскольку провода витой пары плотно скручены между собой, ёмкость связи двух проводников с источником шума и их импеданс относительно земли по существу одинаковы. Ток помехи, поступающий от источника шума в обе сигнальные линии, практически одинаков, и разность между двумя линиями остаётся неизменной. Ток от ёмкости связи преобразуется в синфазную помеху. Как показано на рисунке 2, C1=C2 и Z1=Z2, поэтому ток, поступающий в C1 и C2 от источника помех, равен, а значит, напряжения на линиях 1 и 2 одинаковы, и Vn=0. Поскольку дифференциальный способ передачи сигнала обладает отличной способностью подавления синфазной составляющей, влияние ёмкостной связи может быть устранено.
Figure 2
2. Устранение индуктивной связи
Если использовать параллельные линии, две сигнальные линии образуют очень узкий контур, который будет воспринимать магнитные помехи из окружающей среды. Конструкция витой пары предполагает скручивание двух проводников линии передачи через фиксированный интервал, из-за чего направление ЭДС, наводимой магнитным полем, меняется в каждом соседнем "маленьком контуре" и последовательно взаимно компенсируется. С точки зрения схемотехники взаимная индуктивность в каждом соседнем "маленьком контуре" противоположна источнику помех, а суммарная взаимная индуктивность проводников стремится к нулю. Как показано на рисунке 3, при воздействии внешнего магнитного поля на параллельные линии наведённые токи в двух проводниках не могут компенсировать друг друга, из-за чего возникает значительное наведённое напряжение, влияющее на передачу сигнала. Структура витой пары, напротив, вызывает взаимную компенсацию наведённых токов в проводниках и тем самым предотвращает появление наведённого напряжения.
В приложениях дифференциальной передачи витая пара может устранять ёмкостную и индуктивную связь с внешними источниками помех. Поэтому витая пара широко используется в приложениях передачи дифференциальных сигналов, таких как CAN и RS-485.