Τι είναι ένας τρέχων βρόχος;

Στα κυκλώματα επικοινωνίας, ένας βρόχος ρεύματος είναι ένα σχήμα ηλεκτρικής σηματοδότησης που χρησιμοποιεί μια πηγή ρεύματος και έναν δέκτη ρεύματος. Τα συστήματα σηματοδότησης τάσης χρησιμοποιούν τον μετατροπέα ρεύματος σε τάση και έναν απομακρυσμένο δέκτη ρεύματος για την αποστολή δεδομένων υψηλής ταχύτητας σε μεγαλύτερες αποστάσεις. Ένας βρόχος ρεύματος μπορεί να χρησιμοποιεί διαφορετικά επίπεδα ρεύματος για αναλογικές και ψηφιακές επικοινωνίες. Ο βρόχος αναλογικού ρεύματος χρησιμοποιεί συνήθως μια στάθμη σηματοδότησης 4 έως 20 milliampere (mA) που αντιστοιχεί σε μια αναλογική τιμή.

Τα σχήματα ηλεκτρικής σηματοδότησης ποικίλλουν ανάλογα με τους απαιτούμενους χρόνους ανόδου και πτώσης των ψηφιακών σημάτων. Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος χρησιμοποιούν το σχήμα που βασίζεται στην τάση, το οποίο είναι κατάλληλο για πολύ μικρές αποστάσεις μέσα σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. Σε ένα κύκλωμα που βασίζεται σε τάση, ο δέκτης ανιχνεύει την τάση που είναι πολύ απλή, καθώς υπάρχει ελάχιστη κατανεμημένη αυτεπαγωγή και χωρητικότητα που μπορεί να περιορίσει τη μεταφορά σήματος. Όταν ένας οδηγός τάσης πρέπει να στείλει σε μια απομακρυσμένη τοποθεσία, η οποία απέχει περισσότερο από λίγα μέτρα, το σήμα χρειάζεται χρόνο για να φτάσει στον δέκτη και μπορεί να μην φτάσει καν στον δέκτη σε ορισμένες περιπτώσεις.

Για ψηφιακές σειριακές επικοινωνίες, ο τρέχων βρόχος μπορεί να χρησιμοποιεί οποιοδήποτε επίπεδο ρεύματος εντός ασφαλών ορίων. Τα τρέχοντα επίπεδα για τα ψηφιακά σήματα λόγω της φύσης των βρόχων καλωδίων — «σημάδι/κενό» ή «ένα και μηδενικά» — είναι συνήθως αντιστροφές πολικότητας. Συγκρίνοντας, οι σειριακός δίαυλος μπορεί να χρησιμοποιούν μονάδες διαφορικής τάσης που χρησιμοποιούν ένα συνεστραμμένο ζεύγος για να στείλουν ένα bit τη φορά και για να στείλουν ένα μόνο bit, δύο καλώδια θα χρησιμοποιηθούν σε μια έξοδο διπλού άκρου ή ισορροπημένη.

Ο βρόχος ρεύματος σε μια παρόμοια εφαρμογή θα στείλει ένα επίπεδο ρεύματος ανάλογο με την τάση του σήματος και δεν στέλνει την τάση απευθείας. Οποιαδήποτε τάση στο άκρο του πομπού μιας μονάδας τάσης θα πρέπει να αντιμετωπίσει διάφορους παράγοντες. Αυτές περιλαμβάνουν την αντίσταση εξόδου του κυκλώματος οδηγού, την κατανεμημένη επαγωγή και χωρητικότητα στο καλώδιο και τον εξωτερικό ηλεκτρομαγνητικό θόρυβο.

Το τρέχον πρόγραμμα οδήγησης σε έναν βρόχο ρεύματος είναι σε θέση να αντισταθμίσει την απόδοση του καλωδίου και τον εξωτερικό θόρυβο. Για παράδειγμα, εάν ένας πομπός βρόχου ρεύματος χρειάζεται να στείλει 12 mA στον απομακρυσμένο δέκτη για να υποδείξει μια αναλογική τιμή, τα ίδια 12 mA θα είναι διαθέσιμα στον δέκτη ακόμα κι αν έχει αλλάξει η αντίσταση του καλωδίου. Αυτό οφείλεται στην αρχή της πηγής ελεγχόμενου ρεύματος όπου η πηγή σκοπεύει να στείλει 12 mA. Εάν τα χαρακτηριστικά του βρόχου αλλάζουν ακόμη και αρκετά γρήγορα, το ρεύμα που προκύπτει παραμένει το ίδιο αφού η ελεγχόμενη πηγή ρεύματος προσαρμόζεται ανάλογα.