關(guān)于增量編碼器的四種輸出信號(hào)詳解（TTL電平、5V差分、長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)、RS422等）

Hengstler編碼器關(guān)于增量脈沖信號(hào)的方波，以電壓的高低（開(kāi)關(guān)）電平脈沖式變化，與正余弦模擬量信號(hào)不同，方波脈沖信號(hào)是數(shù)字式開(kāi)關(guān)邏輯信號(hào)。在高電平的時(shí)候邏輯為1，低電平的時(shí)候邏輯為0，這種編碼方式稱為編碼的正邏輯。反之以高電平為“0”低電平為“1”的編碼方式為負(fù)邏輯。絕大部分亨士樂(lè)編碼器默認(rèn)正邏輯，部分日系編碼器（NPN）為負(fù)邏輯。

方波脈沖輸出有多種形式。


TTL（transistortransistorlogic），TTL信號(hào)是數(shù)字信號(hào)的基礎(chǔ)，通常我們采用二進(jìn)制來(lái)表示數(shù)據(jù)。TTL電平信號(hào)規(guī)定，+5V等價(jià)于邏輯“1”，0V等價(jià)于邏輯“0”。這樣的數(shù)據(jù)通信及電平規(guī)定方式，被稱做TTL（晶體管-晶體管邏輯電平）信號(hào)系統(tǒng)。這是計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部各部分之間通信的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。TTL更多的是用于電路設(shè)計(jì)，各種芯片單片機(jī)的輸入輸出是TTL信號(hào)，它是相對(duì)于外部電纜傳輸?shù)妮^高電平HTL信號(hào)的低電平（5V），定義的數(shù)據(jù)1（5V）和0（0V）的邏輯電平信號(hào)。

5V差分信號(hào)：差分是以兩個(gè)信號(hào)之間的電壓差經(jīng)數(shù)學(xué)比較處理的概念，在增量脈沖信號(hào)中，它表明有每?jī)蓚€(gè)信號(hào)一組，各自為反相（180度相位差）。5V差分信號(hào)是TTL信號(hào)每?jī)蓚€(gè)信號(hào)一組，例如A+對(duì)A-，當(dāng)A+在5V=1的時(shí)候，A-在0V=0，邏輯等價(jià)與“1”；當(dāng)180度反相時(shí)A+在0V的時(shí)候，A-在5V，邏輯等價(jià)與“0”。

僅僅是在差分信號(hào)的定義上，兩個(gè)信號(hào)是平等的可以互換的，互換后邏輯反相。例如編碼器的5V差分信號(hào)A+與A-是可以互換接線的，互換后相位反180度，也即是信號(hào)增量方向與編碼器旋轉(zhuǎn)方向反向了，可以用這個(gè)方法改變Hengstler編碼器輸出方向。

差分信號(hào)的目的是接收端可以通過(guò)差分信號(hào)處理消除傳輸線上的共模干擾。


差分信號(hào)在雙絞線上的傳輸，抗干擾能力較強(qiáng)。差分的兩個(gè)信號(hào)交替高低電平信號(hào)變化，在一對(duì)雙絞線上配對(duì)傳輸，對(duì)外界的電磁場(chǎng)貢獻(xiàn)平均為無(wú)變化的，外界干擾變化的電磁場(chǎng)對(duì)其作用也就達(dá)到最小。雙絞的“絞”起來(lái)的作用，一是同時(shí)對(duì)于信號(hào)電流流向所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的反旋，以抵消因電流流向的法拉底原理產(chǎn)生的磁場(chǎng)；另一個(gè)是在雙絞線配對(duì)的兩個(gè)信號(hào)之間的電磁場(chǎng)平衡，防止這兩個(gè)信號(hào)之間串音，尤其是信號(hào)頻率較高的時(shí)候的串音。因此雙絞絞起來(lái)的節(jié)據(jù)與設(shè)計(jì)的需要傳輸信號(hào)的主要頻段有關(guān)。

差分信號(hào)以及配對(duì)的使用雙絞屏蔽線傳輸，是信號(hào)輸出與傳遞的較佳的具有電磁兼容性EMI和抗干擾特性。

差分信號(hào)的形式不僅僅是5V，不僅僅是方波信號(hào)。例如也可以是較高電平的5——30V的HTL信號(hào)的含反相差分，HTL-6；或者也可以是正余弦模擬量SINCOS信號(hào)，也是差分式的。

在5V差分信號(hào)的定義上，比TTL多了一點(diǎn)內(nèi)容，就是兩個(gè)互為反相信號(hào)一組的TTL信號(hào)。


長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)信號(hào)（linedriver）：是指發(fā)送端與接收端有一對(duì)配對(duì)的長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器，它們各自有正負(fù)兩個(gè)管腳，當(dāng)發(fā)送端正管腳為高電平往外推送信號(hào)電流時(shí)，接收端的正管腳為低電平往里拉信號(hào)電流（推拉式）。此時(shí)電流的方向與信號(hào)流的方向一致，視為邏輯1。

當(dāng)亨士樂(lè)編碼器發(fā)送端正管腳為低電平時(shí)，接收端的正管腳為高電平，發(fā)送端相當(dāng)于往里拉電流，電流方向與信號(hào)流方向是反的，此時(shí)視為邏輯0。在發(fā)送端前面送入5VTTL信號(hào)，在接收端經(jīng)過(guò)差分后再送出5VTTL的信號(hào)。

長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)信號(hào)是有發(fā)送端與接收端各有一個(gè)長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器配對(duì)，在邏輯1和邏輯0時(shí)都有信號(hào)放大推拉，并也是差分式的。信號(hào)走輸入單極性TTL~長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)（配對(duì)的推拉驅(qū)動(dòng)）~接收端差分~單極性TTL輸出（進(jìn)計(jì)數(shù)器等）。由于有接收端配對(duì)的推拉驅(qū)動(dòng)，長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸距離更“長(zhǎng)線”。

典型的長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器26LS31與26LS32配成一對(duì)。為5V的差分式的。

長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)是基于一對(duì)配對(duì)的長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器的偏向于對(duì)電子器件的描述，這種傳輸方式抗干擾強(qiáng)，驅(qū)動(dòng)傳輸距離遠(yuǎn)，一般對(duì)于Hengstler編碼器的5V差分長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)的描述可以傳400米（用專業(yè)的編碼器雙絞屏蔽電纜）。

長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)信號(hào)的定義往往取決于配對(duì)的長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器件。不局限于5V。

長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)與5V差分的不同：

5V差分有兩種可能性：

三線制，電流回路對(duì)0V


二線制,電流回路不對(duì)0V


長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)只有第二種二線制的，電流回路不對(duì)0V。

RS422信號(hào)：ElectronicIndustriesAssociation(EIA)國(guó)際電工協(xié)會(huì)(EIA)定義的一個(gè)更廣泛的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。RS-422標(biāo)準(zhǔn)全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”。接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動(dòng)器采用差模傳輸，雙絞線。

RS422與TTL區(qū)別：不一定是5V，可以是5到24V；RS422定義了A+與A-的差模傳輸方式。


RS422與5V差分的區(qū)別：信號(hào)電壓范圍更廣，對(duì)于差分的數(shù)學(xué)與物理界面、傳輸?shù)碾娎|與接口接插頭等都有定義。在三線制模式，A+或A-即使在低電平，也可以大于0V。RS422信號(hào)的這種基點(diǎn)電壓大于0V，可以在傳輸線上允許有因阻抗而有電壓衰減，但差模后仍然能保持大于等于5V的差模電壓，因此傳輸距離可能比長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)的更遠(yuǎn)。其傳輸距離長(zhǎng)度與信號(hào)頻率有關(guān)，在較低的信號(hào)頻率下最遠(yuǎn)可傳輸1000米。

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