Wann sollten Twisted-Pair-Drähte verwendet werden?

Ich kenne mehrere Anwendungen, in denen Twisted Pair-Geräte verwendet werden, und warum sie in diesen Anwendungen verwendet werden. Ich möchte jedoch mehr über die Vor- und Nachteile der Verwendung von Twisted Pair-Drähten erfahren, damit ich je nach Entwurf eine geeignete Auswahl treffen kann.

Als Beispiel verstehe ich die Verwendung eines Twisted Pair bei der Differenzsignalisierung. Dies hilft, das Rauschen zu reduzieren, da beide Drähte die gleiche Interferenz empfangen, die dann von einem Differenzverstärker entfernt werden kann.

Ich erinnere mich auch, dass ich vor einiger Zeit über eine Induktionsschmiede gelesen habe, bei der die Leistung deutlich niedriger war als erwartet. Der Typ fand heraus, dass die Trennung der Leistung dazu führt, dass die Elektronik einen großen Bereich umschließt, wodurch eine zusätzliche Induktivität entsteht (die als Tiefpassfilter wirkt und den Leistungsfaktor verringert). Durch Abkleben der Stromkabel in einem Bündel wurde die Streuinduktivität entfernt.

Es scheint, dass verdrillte Paare Vorteile bieten, wenn es um Induktivität oder Induktion geht, aber hier endet mein Verständnis.

Was sind die Vor- und Nachteile von verdrillten Paaren und für welche Anwendungen sind sie dadurch vorteilhaft?

BEARBEITEN: Das Problem der Induktivität scheint an keiner anderen Stelle angesprochen zu werden, was auf eine Anwendung hinweist, für die verdrillte Paare hilfreich sind, die außerhalb dieser Frage nicht behandelt wird. In ähnlicher Weise wurde in einem Kommentar das Problem der zusätzlichen Kapazität angesprochen, das in der verknüpften Frage nicht behandelt wird.

Twisted Pair bietet zwei wesentliche Vorteile

• Reduzierte Induktivität $L = N^2 \cdot \frac{\mu \cdot Ae}{l}$ Durch Verdrehen der Drähte reduzieren Sie $Ae$ der umschlossene Bereich und damit die Induktivität.

• Das Verdrillen der Drähte bedeutet, dass sie nahe beieinander liegen. Daher sollten alle in einem Leiter aufgenommenen Geräusche auch in dem anderen aufgenommen werden. Eine Differenzmessung sollte es nicht sehen.

Der offensichtliche Nachteil sind die Kosten. Sie zahlen etwas mehr, wenn Sie ein Twisted Pair kaufen oder es selbst verdrehen können. Wenn Sie jedoch der Meinung sind, dass Ihre Zeit nicht frei ist, sind dies ebenfalls zusätzliche Kosten.

Ausarbeitung des Kommentars von @ ThePhoton auf Anfrage von @ WarrenHill.

Die schwarzen X sind ein zunehmendes Magnetfeld, das in die Seite zeigt. Die integrale Form des Faradayschen Gesetzes sagt

$$\oint \textbf{E} \cdot dl = -\int_S \frac{\partial{\textbf{B}}}{\partial{t}} \cdot d \textbf{s}$$ Mit Worten bedeutet dies, dass um die Schleifen des Drahtes eine Spannung induziert wird. Wie unten dargestellt, wird die an einem Draht in einer Schleife induzierte Spannung durch die in demselben Draht an der nächsten Schleife induzierte Spannung aufgehoben.

Dies funktioniert am besten, wenn sich das Magnetfeld entlang der Länge des verdrillten Paares mit einer konstanten Geschwindigkeit ändert. Wenn die Änderung entlang der Länge des verdrillten Paares nicht konstant ist, hebt die induzierte Spannung in einer Schleife die induzierte Spannung in der nächsten Schleife unvollständig auf. Die Verdrillungsrate muss kleiner sein als die Wellenlänge des EMI, das Sie blockieren möchten. Sie können sich vorstellen, dass Sie bei einer elektromagnetischen Welle mit einer Wellenlänge, die der Verdrehungsrate entspricht, eine starke Kopplung erhalten würden, da sich das Vorzeichen des Magnetfelds von Schleife zu Schleife ändern würde, wodurch sich die induzierten Spannungen eher addieren als aufheben würden .