¿Qué tan justo es comparar un par de cables largos con un capacitor?

Solución resumida:

• Su texto tiene cierta corrección con lo que dice pero es engañoso.

• Tanto un par de cables espaciados como un par trenzado redondearán los pulsos. Es probable que un par espaciado de cables paralelos permita una transmisión de pulso más rápida más fácil, PERO la razón por la cual los pares trenzados no está relacionada con la velocidad de los datos. Los cables están torcidos para reducir la interferencia. En un par trenzado, la distancia a una fuente de ruido radiante es igual para ambos cables: no hay un área de acoplamiento neta para acoplarse a la fuente de ruido y cualquier señal de ruido inducida se cancela. [Respuesta simplificada].

Pero

• Un par de cables parece un condensador.

• El efecto de la capacitancia (y otros factores) es limitar la "nitidez" del pulso que se puede transmitir

Porque (al menos)

• Un condensador NO PUEDE cambiar su voltaje instantáneamente.

Plus

• Un par de cables también tiene inductancia y resistencia.

Pero

• En muchos casos prácticos, mientras que la forma del pulso se ve afectada por las características del cable, aún puede obtener algunos pulsos de aspecto muy rápido que se transmiten usando la magia técnica adecuada. Las LAN de 1 gigabit por segundo son una buena prueba de la existencia de una transmisión rápida de pulsos. Un circuito que redondea severamente un flujo de pulso de 1 GB / s pasará un flujo de pulso de 100 mbps de aspecto cuadrado y un flujo de pulso de 10 mbps de aspecto muy cuadrado.

Un par de cables actúa como un condensador (capacitancia C), además tiene una inductancia L y una resistencia R: por lo tanto, es un circuito RCL.

Estas propiedades (C, R, L) están todas "distribuidas".
 Efectivamente, un par de cables puede modelarse como una serie infinita de "secciones", y cada sección comprende un inductor en serie y una resistencia en serie en cada "pata" más un condensador entre las dos "patas". Cuando se usa un par de cables para transmitir señales en un entorno donde las características RCL del par tienen un efecto significativo o la señal se conoce como una "línea de transmisión".

Si simplemente "agrupa" toda la inductancia y toda la resistencia y toda la capacitancia, los resultados difieren de cuando se distribuyen.

Una línea de transmisión tenderá a tener una atenuación creciente con la frecuencia.
 Esto significa que los bordes del pulso tienden a redondearse, ya que la cuadratura de los bordes depende de los componentes de alta frecuencia.

Lo que te falta es que un par de cables largos (no importa si están torcidos o no para este propósito) no es solo un condensador distribuido, sino también un inductor y resistencia distribuidos. Estos juntos hacen lo que se llama una línea de transmisión .

No voy a entrar en la considerable teoría y las matemáticas detrás de las líneas de transmisión, pero como resumen general de una línea de transmisión tiene varias características importantes:

1. Actúa como un retardo cuando se aplica a un condensador que tiene que cargarse.

2. Por lo general, tiene un corte de frecuencia superior bastante agudo.

3. Tiene una impedancia característica . Esto puede parecer poco intuitivo al principio, pero si tuviera una línea de transmisión larga con todo comenzando en estado estable a 0 V y colocara un paso de voltaje fijo en un extremo, la línea generaría una corriente fija en ese extremo durante al menos el mismo tiempo. ya que toma la señal para propagarse al final de la línea de transmisión y viceversa.

   Dado que se aplica un voltaje fijo y eso hace que la línea dibuje una corriente fija, la línea parece una resistencia, al menos hasta que la señal se propaga hacia el otro extremo y hacia atrás. Esto se denomina impedancia característica de la línea y se listará para cualquier cable que se pretenda usar de esta manera. Par trenzado común puede ser alrededor de 120 Ω o menos. Los cables coaxiales suelen estar disponibles en variedades de 50 Ω y 75 Ω.

Ahora imagine la misma línea de transmisión larga en la que colocamos un paso de voltaje en un extremo, pero esta vez se conectó una resistencia que coincide con la impedancia característica al otro extremo. Para la línea de transmisión, la resistencia de terminación se ve como una pieza infinitamente larga de más líneas de transmisión. De vuelta al extremo de conducción, la línea de transmisión parece tener la impedancia característica para siempre, ya que no hay diferencia entre una resistencia en el otro extremo y más de la misma línea de transmisión.

Hasta un límite de frecuencia superior, la línea de transmisión actúa más como una línea de retardo. Cuando coloca un paso de voltaje en un extremo, se propagará relativamente sin cambios al otro extremo. La velocidad de propagación es más lenta que la velocidad de la luz en el vacío, y está relacionada con la impedancia característica, pero como dije, no estoy entrando en los detalles ni en las matemáticas.

Al final del día, un condensador es simplemente dos placas metálicas separadas entre sí por una capa aislante. Un par de cables, uno al lado del otro, son simplemente dos placas muy, muy largas y muy delgadas, separadas por una capa aislante. Un condensador.

El cable en sí también tiene una resistencia. La resistencia en serie y la capacitancia a tierra son su filtro pasivo básico de paso bajo.

El principal beneficio del par trenzado es cuando tiene una señal diferencial: una polaridad en cada cable del par. El ruido inducido se induce de forma bastante idéntica en cada cable del giro, y luego se cancela restando las dos señales de polaridad en el receptor.