关于增量编码器的四种输出信号详解（TTL电平、5V差分、长线驱动、RS422等）

关于增量编码器的四种输出信号详解（TTL电平、5V差分、长线驱动、RS422等）

Hengstler编码器关于增量脉冲信号的方波，以电压的高低（开关）电平脉冲式变化，与正余弦模拟量信号不同，方波脉冲信号是数字式开关逻辑信号。在高电平的时候逻辑为1，低电平的时候逻辑为0，这种编码方式称为编码的正逻辑。反之以高电平为“0”低电平为“1”的编码方式为负逻辑。绝大部分亨士乐编码器默认正逻辑，部分日系编码器（NPN）为负逻辑。

方波脉冲输出有多种形式。


TTL（transistortransistorlogic），TTL信号是数字信号的基础，通常我们采用二进制来表示数据。TTL电平信号规定，+5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”。这样的数据通信及电平规定方式，被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）信号系统。这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。TTL更多的是用于电路设计，各种芯片单片机的输入输出是TTL信号，它是相对于外部电缆传输的较高电平HTL信号的低电平（5V），定义的数据1（5V）和0（0V）的逻辑电平信号。

5V差分信号：差分是以两个信号之间的电压差经数学比较处理的概念，在增量脉冲信号中，它表明有每两个信号一组，各自为反相（180度相位差）。5V差分信号是TTL信号每两个信号一组，例如A+对A-，当A+在5V=1的时候，A-在0V=0，逻辑等价与“1”；当180度反相时A+在0V的时候，A-在5V，逻辑等价与“0”。

仅仅是在差分信号的定义上，两个信号是平等的可以互换的，互换后逻辑反相。例如编码器的5V差分信号A+与A-是可以互换接线的，互换后相位反180度，也即是信号增量方向与编码器旋转方向反向了，可以用这个方法改变Hengstler编码器输出方向。

差分信号的目的是接收端可以通过差分信号处理消除传输线上的共模干扰。


差分信号在双绞线上的传输，抗干扰能力较强。差分的两个信号交替高低电平信号变化，在一对双绞线上配对传输，对外界的电磁场贡献平均为无变化的，外界干扰变化的电磁场对其作用也就达到最小。双绞的“绞”起来的作用，一是同时对于信号电流流向所产生的旋转磁场的反旋，以抵消因电流流向的法拉底原理产生的磁场；另一个是在双绞线配对的两个信号之间的电磁场平衡，防止这两个信号之间串音，尤其是信号频率较高的时候的串音。因此双绞绞起来的节据与设计的需要传输信号的主要频段有关。

差分信号以及配对的使用双绞屏蔽线传输，是信号输出与传递的较佳的具有电磁兼容性EMI和抗干扰特性。

差分信号的形式不仅仅是5V，不仅仅是方波信号。例如也可以是较高电平的5——30V的HTL信号的含反相差分，HTL-6；或者也可以是正余弦模拟量SINCOS信号，也是差分式的。

在5V差分信号的定义上，比TTL多了一点内容，就是两个互为反相信号一组的TTL信号。


长线驱动信号（linedriver）：是指发送端与接收端有一对配对的长线驱动器，它们各自有正负两个管脚，当发送端正管脚为高电平往外推送信号电流时，接收端的正管脚为低电平往里拉信号电流（推拉式）。此时电流的方向与信号流的方向一致，视为逻辑1。

当亨士乐编码器发送端正管脚为低电平时，接收端的正管脚为高电平，发送端相当于往里拉电流，电流方向与信号流方向是反的，此时视为逻辑0。在发送端前面送入5VTTL信号，在接收端经过差分后再送出5VTTL的信号。

长线驱动信号是有发送端与接收端各有一个长线驱动器配对，在逻辑1和逻辑0时都有信号放大推拉，并也是差分式的。信号走输入单极性TTL~长线驱动（配对的推拉驱动）~接收端差分~单极性TTL输出（进计数器等）。由于有接收端配对的推拉驱动，长线驱动信号传输距离更“长线”。

典型的长线驱动器26LS31与26LS32配成一对。为5V的差分式的。

长线驱动是基于一对配对的长线驱动器的偏向于对电子器件的描述，这种传输方式抗干扰强，驱动传输距离远，一般对于Hengstler编码器的5V差分长线驱动的描述可以传400米（用专业的编码器双绞屏蔽电缆）。

长线驱动信号的定义往往取决于配对的长线驱动器件。不局限于5V。

长线驱动与5V差分的不同：

5V差分有两种可能性：

三线制，电流回路对0V


二线制,电流回路不对0V


长线驱动只有第二种二线制的，电流回路不对0V。

RS422信号：ElectronicIndustriesAssociation(EIA)国际电工协会(EIA)定义的一个更广泛的信号标准。RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”。接收器采用高输入阻抗和发送驱动器采用差模传输，双绞线。

RS422与TTL区别：不一定是5V，可以是5到24V；RS422定义了A+与A-的差模传输方式。


RS422与5V差分的区别：信号电压范围更广，对于差分的数学与物理界面、传输的电缆与接口接插头等都有定义。在三线制模式，A+或A-即使在低电平，也可以大于0V。RS422信号的这种基点电压大于0V，可以在传输线上允许有因阻抗而有电压衰减，但差模后仍然能保持大于等于5V的差模电压，因此传输距离可能比长线驱动的更远。其传输距离长度与信号频率有关，在较低的信号频率下最远可传输1000米。

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