Signalkoden för linjescanningskameror: Djupgående analys av ensidiga och differentiella signaler

Inom området maskinvisuell teknik fungerar linjescankameror som "clairvoyant ögon", och har den viktiga uppgiften att utföra högprecisionsdetektering och identifiering av olika objekt. Inuti kameran spelar utlöstningsanslutningsmetoderna för encodern, särskilt enpolsignaler och differentiella signaler, en avgörande roll för kamerans prestanda. Så vad är egentligen enpolsignaler och differentiella signaler? Vilka är skillnaderna, fördelarna och nackdelarna mellan dem?

Som en traditionell och grundläggande signalöverföringsmetod är principen för enpolsiga signaler enkel att förstå. Den använder en kombination av en signalledare och en jordledare för att slutföra signalöverföringen. I detta läge har signalledaren ansvaret att bära den signal som ska överföras, medan jordledaren fungerar som referenspotential och ger en baslinje för signalen. Denna metod har en enkel struktur och användes vid tidigare elektroniska enheter på grund av sin höga integrationsnivå och relativt låga energiförbrukning. De flesta långra nivåsignalerna på marknaden överförs med hjälp av enpolsiga signaler. Men just de egenskaper som ger dess fördelar orsakar också dess nackdelar. Den enkla strukturen leder till tydliga brister. Enpolsiga signaler har dålig störningsimmunitet. I komplexa elektromagnetiska miljöer störs signalerna lätt, vilket kan resultera i signalförvrängning och påverka enheternas normala drift.

Skillnaden mellan differentiell överföring och enkelsidiga signaler är att differentiell överföring använder ett mer intelligent designkoncept. I differentiell överföring används två signalledare för att samtidigt överföra signaler. Signalerna på dessa två ledare har lika stora amplituder men motsatta faser. Denna unika överföringsmetod ger differentiella signaler många utmärkta fördelar. För det första har de extremt starka motståndskraft mot störningar. När externa störningar inträffar läggs störningsbruset till de två signalledarna på samma sätt och med samma värde. Eftersom de ursprungliga signalerna på de två signalledarna har motsatta faser, tar störningssignalerna ut varandra, så att signalen som erhålls på mottagar slutet inte påverkas av störningar. För det andra kan differentiella signaler effektivt undertrycka elektromagnetisk störning. Eftersom de två signalledarna ligger mycket nära varandra, är signalamplituderna lika, och amplituderna på de koplade elektromagnetiska fälten mellan dem och jordledaren är också desamma, och signalernas polariteter är motsatta, så tar elektromagnetiska fält ut varandra, vilket betydligt minskar den elektromagnetiska störningen till omgivningen. För det tredje påverkas differentiella signaler mindre av förhållandet mellan tröskelspänning och signalamplituds spänning, vilket gör dem bättre i överföringen av lågspänningssignaler. De kan uppnå kontinuerlig och exakt positionering, vilket visar tydliga fördelar vid användning av linjescanningskameror med extremt höga noggrannhetskrav.

Dock är differentiella signaler inte perfekta. I fallet med extremt begränsat kretsbräderymd har de vissa begränsningar. Eftersom differentiella signaler kräver att de två linjerna har samma längd, samma bredd, ligger nära varandra och befinner sig på samma nivå, så kan de inte användas normalt när chips pitchen är extremt liten och endast en ledare kan passera. På andra sidan är ensidiga signaler, tack vare sin enkla struktur, mer flexibla i utnyttjandet av utrymme.

I praktiska tillämpningar, med tanke på de höga kraven på signalstabilitet och noggrannhet för linjeskanna, väljer de flesta linjeskannor idag att använda differentiella signalkopplingsmetoder. Men enpolsiga signaler har inte helt utträtts. I vissa situationer där kraven på signalkvalitet inte är höga och elektromagnetiska miljön är relativt stabil kan de fortfarande utnyttja sina fördelar av låg kostnad och enkel design. Att förstå karaktäristiken och skillnaderna mellan enpolsiga och differentiella signaler är av stort värde för att djupare förstå arbetssättet hos linjeskannor och rationellt välja signalkopplingsmetoder i olika tillämpningsfall. Med den kontinuerliga teknologiska utvecklingen kan mer avancerade signalkopplingsmetoder komma fram i framtiden. Men för närvarande spelar enpolsiga och differentiella signaler fortfarande viktiga roller inom sina respektive områden.