Signální kód" pro lineární skenovací kamery: hluboká analýza jednostranných a diferenciálních signálů

V oblasti strojového vidění působí lineární skenovací kamery jako "vzdušné oči", nesou důležité úkoly vysokopřesné detekce a identifikace různých objektů. Uvnitř kamery hrají spojovací metody enkodéru, zejména jednostranné signály a diferenciální signály, klíčovou roli ve výkonu kamery. Takže, co přesně jsou jednostranné signály a diferenciální signály? Jaké jsou rozdíly, výhody a nevýhody mezi nimi?

Jako tradiční a základní metoda přenosu signálů je princip jednochodových signálů snadno srozumitelný. Používá kombinaci jedné signální linky a jedné zemní linky pro dokončení přenosu signálu. V tomto režimu je signální linka zodpovědná za přenášení signálu, který má být odeslán, zatímco zemní linka slouží jako referenční potenciál, poskytující základnu pro signál. Tato metoda má jednoduchou strukturu a byla široce používána v raných elektronických přístrojích. Díky své vysoké úrovni integrace a relativně nízké spotřebě energie je většina nízkovinových signálů na trhu přenášena pomocí jednochodových signálů. Nicméně právě ta vlastnost, která přináší její výhody, způsobuje také její nevýhody. Jednoduchá struktura vedie k zjevným nedostatkům. Jednochodové signály mají špatnou odolnost vůči rušení. V komplexních elektromagnetických prostředích jsou signály snadno rušeny, což může vést ke zkreslení signálu a ovlivnit normální fungování zařízení.

Liší se od jednokoncových signálů, při diferenciálním přenosu je použito mnohem chytřejší návrhové řešení. Při diferenciálním přenosu se používají dva vodiče pro současný přenos signálů. Signály na těchto dvou vodičích mají stejnou amplitudu, ale opačné fáze. Toto unikátní přenosové řešení dává diferenciálním signálům mnoho významných výhod. Za prvé, má velmi silnou odolnost proti rušením. Když dojde k vnějšímu rušení, je rušivý šum přidaný na oba vodiče ve stejné míře a současně. Protože původní signály na obou vodičích mají opačné fáze, rušivé signály se navzájem vyruší, takže signál získaný na přijímacím konci není ovlivněn rušením. Za druhé, diferenciální signály mohou účinně potlačovat elektromagnetické rušení. Protože jsou dva vodiče velmi blízko k sobě, mají stejné amplitudy, amplitudy spojených elektromagnetických polí mezi nimi a zemním vodičem jsou také stejné a signální polarita je opačná, takže se elektromagnetická pole navzájem vyruší, což významně snižuje elektromagnetické rušení venku. Za třetí, diferenciální signály jsou méně ovlivňovány poměrem mezi práhovým napětím a amplitudou signálového napětí, což je projevuje lépe při přenosu signálů s nízkou amplitudou. Dokáží dosahovat spojitého a přesného pozicování, čímž ukazují zřejmé výhody při použití v liniových skenérkách s extrémně vysokými požadavky na přesnost.

Avšak diferenciální signály nejsou dokonalé. V případě extrémně omezeného prostoru na desce mají určité omezení. Protože diferenciální signály vyžadují, aby obě linky měly stejnou délku, stejnou šířku, byly blízko u sebe a nacházely se na téže vrstvě, nelze je v normálu použít, pokud je pinové uspořádání čipy extrémně malé a jenom jedna vedení může projít. Na druhé straně jsou jednostranné signály díky své jednoduché struktuře flexibilnější využitím prostoru.

Ve praktickém využití, s ohledem na vysoké požadavky čárových kamer na stabilitu a přesnost signálu, většina čárových kamer nyní používá diferenciální metodu připojení signálů. Nicméně jednostranné signály nebyly úplně vyřazeny. V některých scénářích, kde požadavky na přesnost signálu nejsou vysoké a elektromagnetické prostředí je relativně stabilní, mohou stále plně využít své výhody nízké ceny a jednoduchého návrhu. Porozumění charakteristikám a rozdílům mezi jednostrannými a diferenciálními signály má velký význam pro hlubší porozumění principu fungování čárových kamer a racionální volbu způsobu přenosu signálů v různých aplikacích. S postupným rozvojem technologie se v budoucnu mohou objevit ještě pokročilejší metody přenosu signálů. Ale v současnosti stále hrají jednostranné a diferenciální signály důležité role ve svých oblastech.