«Код сигнала» камер линейного сканирования: Глубокий анализ однозначных и дифференциальных сигналов

В области машинного зрения линейные сканеры действуют как "clairvoyant eyes" (всевидящие глаза), беря на себя важную задачу высокоточного обнаружения и идентификации различных объектов. Внутри камеры методы подключения триггеров энкодера, особенно однозначные сигналы и дифференциальные сигналы, играют ключевую роль в производительности камеры. Так что же такое однозначные сигналы и дифференциальные сигналы? В чём разница, преимущества и недостатки между ними?

Как традиционный и базовый метод передачи сигналов, принцип одноконечных сигналов прост для понимания. Он использует комбинацию одной сигнальной линии и одной линии заземления для выполнения передачи сигнала. В этом режиме сигнальная линия отвечает за передачу сигнала, а линия заземления служит в качестве эталонного потенциала, предоставляя точку отсчета для сигнала. Этот метод имеет простую структуру и широко применялся в ранних электронных устройствах. Из-за высокого уровня интеграции и относительно низкого энергопотребления большинство низкоуровневых сигналов на рынке передаются с использованием одноконечных сигналов. Однако те же характеристики, которые дают преимущества, также вызывают недостатки. Простая структура приводит к явным недостаткам. Одноконечные сигналы обладают слабой способностью противостоять помехам. В сложных электромагнитных средах сигналы легко подвергаются воздействию помех, что приводит к искажению сигнала и влияет на нормальную работу устройства.

В отличие от однотипных сигналов, дифференциальная передача использует более изобретательный концептуальный дизайн. При дифференциальной передаче используются две сигнальные линии для одновременной передачи сигналов. Сигналы на этих двух линиях имеют одинаковые амплитуды, но противоположные фазы. Эта уникальная методика передачи наделяет дифференциальные сигналы многими выдающимися преимуществами. Во-первых, у них есть крайне высокая способность противостоять помехам. Когда возникают внешние помехи, шумы добавляются к двум сигнальным линиям в равной мере и одновременно. Поскольку исходные сигналы на двух сигнальных линиях имеют противоположные фазы, помехи взаимно компенсируются, и сигнал, получаемый на приемной стороне, не подвергается влиянию помех. Во-вторых, дифференциальные сигналы могут эффективно подавлять электромагнитные помехи. Так как две сигнальные линии находятся очень близко друг к другу, амплитуды сигналов равны, амплитуды связанных электромагнитных полей между ними и землей также одинаковы, и полярности сигналов противоположны, поэтому электромагнитные поля взаимно гасят друг друга, значительно снижая электромагнитные помехи снаружи. В-третьих, дифференциальные сигналы меньше зависят от соотношения порогового напряжения к амплитудному напряжению сигнала, что делает их лучше при передаче малых амплитудных сигналов. Они могут обеспечивать непрерывную и точную индексацию, демонстрируя явные преимущества в применении линейных сканирующих камер с чрезвычайно высокими требованиями к точности.

Однако дифференциальные сигналы не идеальны. В случае крайне ограниченного пространства на печатной плате у них есть определенные ограничения. Поскольку дифференциальным сигналам требуется, чтобы две линии были одинаковой длины, одинаковой ширины, находились близко друг к другу и располагались на одном слое, когда шаг выводов чипа крайне мал и может пройти только одна проводка, дифференциальные сигналы не могут использоваться нормально. С другой стороны, одноточечные сигналы, благодаря своей простой структуре, более гибки в использовании пространства.

На практике, учитывая высокие требования к стабильности и точности сигнала для линейных камер, большинство современных линейных камер используют методы дифференциального подключения сигналов. Однако одноточные сигналы полностью не выведены из эксплуатации. В некоторых ситуациях, где требования к точности сигнала невысоки и электромагнитная среда относительно стабильна, они все еще могут проявить свои преимущества низкой стоимости и простоты дизайна. Понимание характеристик и различий между одноточными и дифференциальными сигналами имеет большое значение для глубокого понимания принципа работы линейных камер и рационального выбора методов передачи сигналов в разных прикладных сценариях. С развитием технологий в будущем могут появиться более продвинутые методы передачи сигналов. Но на данный момент одноточные и дифференциальные сигналы продолжают играть важные роли в своих областях применения.