Терминатор (электроника)
Термина́тор — поглотитель энергии (обычно резистор) на конце длинной линии, сопротивление которого равно волновому сопротивлению данной линии. Слово «терминатор» применяется в основном в компьютерном жаргоне, терминологичным синонимом ему является выражение «согласованная нагрузка»
Назначение
Терминатор является согласованной нагрузкой для длинной линии. Согласованная нагрузка обладает следующими полезными свойствами:
- Бегущая волна, приходящая из линии, полностью поглощается в согласованной нагрузке, поэтому отражение волны обратно в линию отсутствует. Это означает, что стоячие волны в линии передачи также отсутствуют.
- Входной импеданс линии, нагруженной на согласованную нагрузку, равен волновому сопротивлению линии.
Применение
Терминаторы применяются на всех линиях, соединяющих передатчик и приемник сигнала, когда отраженный от конца линии сигнал значительно влияет на работу линии связи. При небольших длинах линий наложение отраженного сигнала приводит к затягиванию фронтов (т. е. к снижению скорости передачи), при увеличении длины линии такое наложение сигналов приводит линию в неработоспособное состояние.
Согласование нагрузки применяется на большинстве линий связи. Отдельно следует рассмотреть системы, в которых присутствует несколько приемников:
- Компьютерные сети 10BASE-2 и 10BASE-5 требуют установки на концах коаксиального кабеля терминирующего резистора 50 Ом.
- Шинные интерфейсы RS-423, RS-485 и RS-422 требуют установки на концах соединительной линии (витая пара) терминирующего резистора 120 Ом. В некоторых промышленных устройствах такой резистор встроен и подключается перемычкой, или выключателем, но чаще его необходимо устанавливать при монтаже как отдельное изделие.
- В шинах SCSI терминатор встроен в большинство устройств. Терминатор подключается специальными выключателями только на концах линий. Также производятся терминирующие устройства в виде отдельных модулей.
Источник
Основы построения компьютерных сетей (стр. 8 )
 | Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 |
Качество изоляции кабеля характеризуется сопротивлением изоляции d.c. insulation resistance и диэлектрической прочностью Dielectric strength, измеряемыми между двумя проводами кабеля. Сопротивление изоляции уменьшается с увеличением длины кабеля (проводимость пропорциональна длине), погонное сопротивление изоляции измеряется в МОмхкм. Диэлектрическая прочность определяется как максимальное напряжение постоянного или переменного тока (обычно сотни вольт), которое изоляция выдерживает без пробоя в течение заданного времени (1 мин).
Кабели соединяются между собой и с оконечной аппаратурой с помощью коннекторов (соединителей) различных типов. Соединители должны вносить минимальные потери (активное сопротивление исчисляется миллиомами) и перекрестные помехи. Поскольку речь идет о соединениях, работающих на высоких частотах с длинными линиями, актуален вопрос согласования импедансов соединителей и кабеля. Нарушение согласования приводит к нежелательным отражениям сигналов, снижающим качество соединений. Соединительная аппаратура специфична для каждого типа кабеля.
3-2. Несимметричные кабели — коаксиальные
Коаксиальный кабель в качестве среды передачи данных используется только в устаревших сетевых технологиях Ethernet IOBase5, Ethernet IOBase2 и ARCnet. Кроме того, он используется в кабельном телевидении (CATV) и в качестве антенного кабеля.
Коаксиальный кабель (coaxial cable, или coax) имеет конструкцию, схематически представленную на рис. 3.5. Здесь электрическими проводниками являются цен-
тральная жила и экранирующая оплетка. Диаметр жилы и внутренний диаметр оплетки, а также диэлектрическая проницаемость изоляции между ними определяют частотные свойства кабеля. Материал и сечение проводников и изоляции определяют потери сигнала в кабеле и его импеданс. В идеальном случае электрическое и магнитное поля, образующиеся при прохождении сигнала, целиком остаются внутри кабеля, так что коаксиальный кабель не создает электромагнитных помех. Также он малочувствителен ко внешним помехам (если он находится в однородном поле помех). На практике, конечно же, коаксиальный кабель и излучает, и принимает помехи, но в относительно небольшой степени. Самый лучший по свойствам коаксиальный кабель, применяемый в телекоммуникациях, — толстый желтый кабель Ethernet имеет посеребреную центральную жилу толщиной 2 мм и двойной слой экранирующей оплетки. Коаксиальный кабель используется только при асимметричной передаче сигналов, поскольку он сам принципиально асимметричен.
Рис. 3.5. Коаксиальный кабель. 1 — центральная жила, 2 — диэлектрик, 3 — оплетка, 4 — изолирующий защитный чулок
Главный недостаток коаксиального кабеля — ограниченная пропускная способность — в локальных сетях «потолок» 10 Мбит/с достигнут в технологии Ethernet IOBase2 и IOBase5. В разных приложениях используется коаксиальный кабель с различными значениями импеданса: 50 0м — Ethernet, 75 0м — передача радио — и телевизионных сигналов, 93 0м — в ЛВС ARCuet. Типы популярных коаксиальных кабелей приведены в табл. 3.1. В современных стандартах на кабели для телекоммуникаций коаксиальные кабели уже не рассматриваются и тем более не рекомендуются для применения при установке новых сетей. Стандарту Е1А/Т1А-568А соответствуют только коаксиальные кабели с импедансом 50 0м, применяемые в технологии Ethernet.
Таблица 3.2. Коаксиальные кабели
Thick Ethernet (толстый, IOBase5)
0,66 или 0,695 о/ж
Thin Ethernet (тонкий, IOBase2)
Thin Fthernet (тонкий lOBase?)
Thin Ethernet (тонкий, IOBase2) (военная приемка)
CATV (тонкий), ARCnet
Thin Ethernet (тонкий, IOBase2)
^ о/ж — одножильный, м/ж — многожильный.
3.2.2. Аксессуары (коннекторы, терминаторы, «вампиры») и их применение
Для соединения коаксиального кабеля применяют коаксиальные коннекторы. Их импеданс должен совпадать с импедансом кабеля, иначе в местах соединения возникнут отраженные сигналы, нарушающие нормальную работу аппаратуры. Чтобы не возникало отражений на концах, каждый кабельный сегмент должен оканчиваться терминатором — резистором, сопротивление которого совпадает с импедансом кабеля. Терминатор может быть внешним — подключаться к коннектору на конце кабеля, или внутренним находиться внутри устройства, подключаемого этим кабелем. Для каждого приложения коаксиального кабеля характерен свой набор аксессуаров и правил подключения (топологических ограничений). Здесь будет рассмотрено применение коаксиала только для технологии Ethernet. Технология ARCuet, также использующая коаксиальный кабель, уже давно не развивается и не поддерживается стандартами СКС.
Коаксиальные кабели применяются в технологиях Ethernet IOBase5 («толстый» кабель, классический Ethernet) и IOBase2 («тонкий» кабель, CheaperNet) со скоростью передачи 10 Мбит/с. Ethernet для коаксиала допускает только чисто шинную топологию, Т-образные ответвления для подключения абонентов недопустимы. Кабельный сешент (цепочка электрически соединенных отрезков) должен иметь на концах 50-омные внешние терминаторы (2 шт.). Неправильно терминированный сегмент (терминаторы отсутствуют или их сопротивление не 50 0м) неработоспособен. К отказу всего сегмента приводит обрыв или короткое замыкание в любой его части (не смогут связаться абоненты, расположенные даже с одной стороны обрыва). Каждый сегмент должен заземляться в одной (и только одной!) точке. Кабели оконцовываются коаксиальными вилками, для сращивания отрезков кабеля применяют 1-коннекторы (N и BNC, в зависимости от типа кабеля).
Для «толстого» кабеля RG-8 (thick Ethernet) предназначены разъемы и терминаторы типа «N» (N-series connector) с винтовой фиксацией соединения (рис. 3.6). Кабель желтого цвета всегда имеет: разметку в виде черных рисок через каждые 2,5 м, обозначающих возможные точки подключения (прокалывания кабеля) или отреза. Максимальная длина кабельного сегмента — 500 м, количество точек подключения — до 100. Если в один сегмент с помощью коннекторов соединяются несколько кабелей, рекомендуется, чтобы их длины были равны 23,4х^ метров, где п — нечетное целое число. Если это не удается, то можно соединять по любым рискам. Кабель рекомендуется брать от одного производителя,
чтобы не было неоднородностей скорости распространения сигнала. Эти меры нацелены на уменьшение влияния отражений на качество сигнала.
Рис. 3.6. Аксессуары N-типа: а — вилка; б — 1-коннектор; в, г — терминаторы; д — переходник к BNC
Для оконцовки кабель разделывается, как показано на рис. 3.7, а (предварительно надевается кольцо). Затем на центральной жиле обжимается контактная вставка (рис. 3.7, б), одевается корпус коннектора до щелчка, с которым фиксируется вставка (рис. 3.7, в), кольцо надвигается и обжимается (рис. 3.7, г).
•^ис. 3.7. Оконцовка коннектором N-типа: а — разделка кабеля; б, в, г — последовательность.• сборки
«Толстый» кабель разрабатывался для подключения методом прокалывания изоляции. Для этого существуют специальные коннекторы-«вампиры», называемые и Tap-адаптерами (tap — прокол), конструкция которых приведена на рис. 3.8. Кабель укладывается в канал корпуса адаптера, сверху надвигается крышка, и с помощью винта прижимной блок фиксирует кабель (рис. 3.9). При этом иголки прокалывают изоляцию и врезаются в экранную оплетку, обеспечивая надежный контакт. Далее специальйым инструментом — сверлом в оправке — через отверстие в нижней части корпуса проходят внешнюю изоляцию, экран и внутреннюю изоляцию. Затем в это отверстие вводят центральный контакт, ввинчивая его в корпус адаптера. При этом оголенное острие врезается в центральную жилу. Качество подключения можно проверить тестером, замерив сопротивление между сигнальным и экранным контактами, выходящими снизу из корпуса адаптера. При подключенных терминаторах (два по 50 0м) сопротивление должно быть около 25 0м. Малое сопротивление указывает на замыкание — оно возможно, если после сверления не удалить мусор (сверлить кабель нужно снизу). Большое сопротивление (обрыв) указывает на недостаточность прижима.
Рис. 3.8. Детали Tap-адаптера: 1 — корпус, 2 — крышка, 3 — прижимной блок, 4 — прижимной винт, 5 — иголки для экрана, б — центральный контакт
Снизу Tap-адаптер соединяется с трапсивером — активным блоком, содержащим приемо-передающие цепи. Трапсивер имеет разъем DB-15P (вилка) для подключения к абонентской аппаратуре (AUI-порту) через трансиверный кабель-спуск (он же tranceiver cable, drop cable, AUI cable) длиной до 50 м
(чаще 5-15 м). Этот кабель, имеющий фабричную оконцовку разъемами DB-15S (розетка к трансиверу) и DB-15P (вилка к AUI-порту) содержит 4 экранированные витые пары в общей изоляции диаметром около 10 мм. Облегченный (офисный) вариант кабеля имеет длину не более 16 м. Существует три варианта тран-сиверных кабелей, отвечающих стандартам Ethernet v. l, Ethernet v.2 и IEEE802.3 (последний больше распространен). Они отличаются количеством пар проводов (3 или 4) и способом заземления. Тип кабеля должен соответствовать типу оконечного оборудования. Вид аксессуаров Thick Ethernet приведен на рис. 3.10. Кроме Тар-адаптеров, для трансиверов выпускают адаптеры с парой N-коннек-торов — они включаются между оконцованными отрезками кабеля; есть адаптеры и с BNC-коннекторами для подключения к «тонкому» кабелю (рис. 3.11). Для фиксации разъемов трансиверного кабеля применяются защелки (slide, рис. 3.12 на стр. 79), устанавливаемые на розетках (AUI-порт на сетевой карте, коннектор на кабеле, обращенный к трансиверу).
Рис. 3.9. Установка Tap-адаптера: а, б, в— последовательность операций; г — инструмент
Рис. 3.11. Адаптеры для трансивера: а — для «толстого» кабеля; б, в — для «тонкого» кабеля
Для «тонкого» кабеля RG-58 (IOBase2, thin Ethernet) предназначены байо-нетные разъемы BNC (рис. 3.13), фиксация в которых осуществляется с помощью выступов на неподвижном гнезде и прорезей на поворотной части вилки. Минимальная длина отрезка тонкого кабеля — 0,5 м, максимальная длина кабельного сегмента —185м (300 м в особых случаях, см. п. 6.6), допустимое число точек подключения — до 30. Оконцовка кабеля выполняется так же, как и для N-коннекторов, разделка выполняется согласно рис. 3.14 на стр. 80, обычно с помощью специального стрипера (см. рис. 3.17 на стр. 82). Дополнительный элемент — резиновая трубка — одевается на кабель до начала разделки. Она предназначена для защиты от излома кабеля около коннектора (из экономии ею часто незаслуженно пренебрегают). Обжим производится с помощью кримпера (см. рис. 3.18 на стр. 82). Существуют коннекторы, устанавливаемые без кримпера, причем многократно. В них кабель фиксируется резьбовым зажимом. Есть коннекторы и под пайку (отечественные СР-50), но их применения следует избегать из-за не-
точного совпадения размеров с импортными и нетехнологичности установки. Для подключения активного оборудования к кабельной шине применяют Т-кон-некторы, при необходимости можно воспользоваться и адаптером с внешним трансивером (см. рис. 3.11). Кроме традиционных Т-коннекторов существуют тройники различной формы — Y-образные, h-образные (такая форма позволяет экономить место на панелях устройств с BNC-разъемами).
Рис. 3.12. Фиксатор коннектора трансиверного кабеля: а — вилка, б—розетка
Рис. 3.13. BNC-коннекторы: а — обжимной, б— 1-коннектор, в — навинчивающийся, г, д — Т-коннекторы, е — гнездо, ж, з — терминаторы
При использовании «тонкого» кабеля стационарная проводка требует установки пары коаксиальных розеток для каждого рабочего места (рис. 3.15). К каждому абоненту сети должно подходить два отрезка кабеля, что неудобно. Если Абонент отключается от кабеля, то розетки соединяются шнуром с BNC- коннек-‘ торами, длина которого формально должна быть неменее 0,5 м (практически, он
может быть н короче, но в длинном сегменте с большим числом абонентов возможны проблемы со связью). Металлические корпуса разъемов, расходящиеся в противоположные стороны Т-коннектора, не должны контактировать с другими разъемами и корпусом (заземленным!) абонентской аппаратуры. Все эти неудобства устраняются применением специальных коннекторов, выпускаемых рядом фирм под собственными названиями: LAN-LINE фирмы АМР, ЕТАР фирмы MOD-TAP. Стационарная разводка прокладывается между специальными настенными розетками, с которыми BNC-разъемы абонентов соединяются специальным переходным шнуром (рис. 3.16). Розетка устанавливается в месте разреза кабеля, на крайних розетках сегмента вместо одного из кабелей устанавливается терминатор, оформленный в виде гайки. В розетках экраны обоих концов соединяются постоянно, а центральные жилы коммутируются пружинным размыкателем. При отсутствии вилки в розетке контакты центральных жил соединяются между собой и сигнал проходит через розетку напрямую. Когда вилка вставлена, внутренний контакт разрывается и в разрыв включается петля абонентского шнура (внешне он выглядит как одиночный кабель с BNC-разъемом). Таким образом можно подключать и отключать абонентов без нарушения работы сети. Кроме того, «фирменный» шнур и меньшее число соединителей для каждого абонента имеют более высокую надежность, чем пара шнуров с bnc-koh-некторами и Т-коннектором, используемые при обычном соединении. Однако дешевой сеть с такими коннекторами не назовешь («тонкий» Ethernet называют Cheapernet — дешевая сеть). При подсчете длины сегмента, кроме длины «базового» коаксиального кабеля, соединяющего розетки, необходимо суммировать и длины всех абонентских шнуров. В случае применения LAN-LINE или ЕТАР учитываемая длина абонентского шнура равна удвоенной видимой его длине.
Рис. 3.14. Детали байонетного коннектора и разделка кабеля
Рис. 3.15. «Тонкий» Ethernet со стационарной проводкой
«Толстый» Ethernet применялся для прокладки базовых сегментов (backbone). Прокалывание является классическим и гибким способом подключения, поскольку может выполняться в любое время (и при работающей сети) в любом разрешенном месте кабеля (по риске), а при ненадобности трансивер может быть просто снят. Основные преимущества — большая длина сегмента, хорошая
помехозащищенность кабеля и высокое напряжение изоляции трансивера. В настоящее время он практически не используется ввиду высокой цены (трансиве-ры и спуски даже подорожали) и невысокой пропускной способности. «Тонкий» Ethernet широко применяется для подключения станций и прокладки базовой сети между хабами, это самый дешевый (по установке, но не эксплуатации) вариант сети на 10 Мбит/с.
, Рис. 3.16. Проводка с розетками LAN-LINE и ЕТАР: 1 — стационарный кабель, 2 — розетка, 3 — вилка, 4 — абонентский шнур (двойной коаксиальный кабель), 5 — BNC-коннектор в изоляции
В одном сегменте возможно использование и «толстого», и «топкого» кабелей, для перехода между ними применяют соответствующие адаптеры — 1-кон-некторы с гнездом типа N на одном конце и BNC — на другом. В гибридном варианте («толстый»+«тонкий») максимальная длина (в метрах) «топкого» кабеля Определяется по формуле
MaxThinLen = (500 — ThickLen)/3,28, . ^
X^e ThickLen — длина толстого кабеля (в метрах). Допустимое количество узлов а сегменте —от 30 до 100, в зависимости от соотношения длины тонкого и толстого отрезков. Общие правила подключения аналогичны «чистым» вариантам. ^ При необходимости интеграции сегмента коаксиального кабеля в СКС на ви-^ой паре могут применяться пассивные преобразователи (bakin — Balanced-Un-
balanced). Преобразователь имеет на одном конце коаксиальный BNC-разъем, на другом — модульную вилку (изделие фирмы АМР) или розетку (изделие MOD-TAP). Пара преобразователей соединяется между собой двумя витыми парами (UTP 100 0м или STP 150 0м, в зависимости от модели). На таком гибридном сегменте в его коаксиальной части может быть собрано в цепочку до шести (для изделий АМР) абонентов. Данных по ограничению общей длиной сегмента нет, но, очевидно, не стоит доходить до стандартного 185-метрового предела. Заметим, что совместимости с lOBaseT эти переходники не обеспечивают.
3.2.3. Инструменты, монтаж и тестирование
Для разделки коаксиальных кабелей существуют специальные стриперы (рис. 3.17). Они имеют набор ножей, подрезающих слои на различную глубину. Конец кабеля «закусывается» стрипером, и после нескольких оборотов инструмент снимается. Далее подрезанные слои легко снимаются рукой (не стрипером, чтобы не повредить ножи), и конец кабеля готов для заделки в разъем. Стриперы предназначены для конкретных типов кабеля, некоторые модели имеют переключаемую настройку. Более дорогой инструмент позволяет регулировать положение ножей.
Рис. 3.17. Стрипер для разделки коаксиального кабеля
Для обжима центральных контактов и колец фиксации экрана существуют специальные кримперы (рис. 3.18), опять-таки специфичные для каждого типа коннекторов. Конструкция инструмента (наличие трещотки) требует обязательного дожи-ма до конца хода, иначе инструмент сам не раскроется. Не дожимая, инструмент можно открыть, нажав на маленький рычажок трещотки. Внешние кольца лучше обжимать дважды, второй раз после поворота коннектора на 60° (или 120°).
Рис. 3.18. Кримпер для коаксиальных разъемов
Маленькие хитрости. Если обжимной инструмент и коннекторы выпускаются разными фирмами, возможно, что обжим не удастся: диаметр обжимаемой детали может оказаться маловатым. Тогда перед обжимом на нее можно намотать виток к витку проволочку подходящего диаметра (или полоску фольги), остатки которой после обжима уластить. Несогласованность в другую сторону может приводить к перекусыванию контакта вместо обжатия. Если внутренний диаметр обжимного контакта больше диаметра центральной жилы кабеля, то для обеспечения надежного контакта можно вставить проволочку-заполнитель (неизолированную). Однако, если важна производительность труда, лучше позаботиться о «правильном» инструменте и коннекторах.
Тестирование кабельной проводки на коаксиальном’ кабеле в первом приближении выполняется обычным омметром. Для сегментов на «толстом» кабеле, обладающих очень низким сопротивлением проводников (сопротивление центральной жилы 500-метрового отрезка меньше 3 0м), удобно тестирование с установленными терминаторами. Сопротивление, измеренное между центральной жилой и экраном на Т-^оннекторе или между иголками «вампира», должно быть близко к 25 0м. Сопротивление можно измерять даже при работающей сети (хотя во время измерений, конечно, в сети появятся ошибочные пакеты). Сопротивление центральной жилы «тонкого» кабеля может достигать 20 0м (180-метровый сегмент), так что здесь ожидаемое значение будет несколько больше (до 35-40 0м при установленных терминаторах). Перед установкой терминаторов рекомендуется измерить их сопротивление — известно много случаев, когда при нанесенной маркировке «50» реальное сопротивление было 75 или 93 0м, что для Ethernet недопустимо. Из-за большого сопротивления кабеля при измерении сопротивления с установленными терминаторами можно и не заметить короткого замыкания на дальнем конце. По этой причине стоит сначала измерить сопротивление без терминаторов (тестер покажет обрыв), затем с одним (50-70 0м) и двумя терминаторами (25-40 0м). Если подключение терминатора не заметно по изменению сопротивления, значит, в сегменте есть обрыв. Обрыв ищется перестановкой терминатора ближе к точке, где производится измерение.
Измерение активного сопротивления достаточно, лишь если есть уверенность в качестве кабеля и коннекторов, известны значения их импедансов, а длина сегмента не превышает предельно допустимых значений. Если же по сопротивлению все в порядке, а в сегменте наблюдаются проблемы с соединениями, для тестирования удобен рефлектометр-локатор TDR (Time Domain Reflectometer). Этот прибор посылает в кабель короткие импульсы и позволяет наблюдать за откликом, разворачивая его на экране дисплея. Рефлектометр подключают на одном конце сегмента со снятыми терминаторами. На исправном сегменте на экране будет четко виден импульс, отраженный от противоположного конца. Его полярность совпадает с полярностью исходного импульса, ^ по горизонтальной координате отклика можно судить о длине сегмента (или расстоянии до ближай— шего обрыва). Если на дальнем конце установлен терминатор, отклика не будет (нет отражения от согласованного конца). Если в сегменте есть короткое замы-,’кание, то на его местоположение укажет отклик с обратной полярностью. Каж-^дая неоднородность отзовется своим всплеском, амплитуда и полярность кото-^рого будут соответствовать степени рассогласования импеданса. По экрану
Источник
