Параллельное и последовательное подключение: Последовательное и параллельное соединение проводников — урок. Физика, 8 класс.

формулы как найти силу тока, общее сопротивление, напряжение

Содержание

1. Виды соединений электрических проводников
2. Последовательное
3. Параллельное
4. Смешанное
5. Как вычисляются напряжение, сила тока и электрическая мощность в зависимости от подключения
6. При параллельном соединении
7. При последовательном соединении
8. Примеры расчетов
9. Для резисторов
10. Для лампочек
11. Для светодиодов

При разработке электрических цепей применяется последовательное и параллельное соединение проводников. Умение анализировать (как количественно, так и качественно) и рассчитывать такие схемы является базовым принципом знаний электротехники.

Виды соединений электрических проводников

Основными схемами подключения являются параллельное и последовательное соединение. Также существуют комбинации из этих двух включений.

Последовательное

При последовательном (в зарубежной терминологии serial) соединении выводы элементов соединяются так, чтобы получилась цепочка. Один вывод устройства подключается к одному соседнему звену, а второй – к другому, с противоположной стороны.

Последовательное соединение и практический пример применения.

Параллельное

При параллельном (parallel) включении одноименные выводы элементов цепи соединяются между собой. Практический пример – лампы в многорожковой люстре или повторители светового сигнала поворота в автомобиле.

Параллельное подключение и практический пример.

Смешанное

В одной цепи схема подключения может быть комбинированной – serial+parallel. Часть элементов подключена в параллель, образуя звенья. Эти звенья могут быть включены в последовательную цепочку. Или наоборот – последовательные цепи включаются параллельно.

Комбинированное соединение проводников.

Как вычисляются напряжение, сила тока и электрическая мощность в зависимости от подключения

Параметры электрической цепи рассчитываются по-разному в зависимости от типа подключения. Чтобы разобраться, какова будет сила тока, проходящего через каждое сопротивление, можно воспользоваться первым законом Кирхгофа. Одна из его формулировок гласит, что алгебраическая сумма токов, втекающих в узел, равна сумме токов, вытекающих из узла. Остальные зависимости будут вытекать из данного рассуждения.

При параллельном соединении

Если рассмотреть параллельное соединение, например, трех резисторов, то можно отметить, что втекающий ток I в узле 1 распадается на три ветви I₁, I₂, I₃, причем Кирхгоф утверждает, что их сумма I₁+ I₂+ I₃ = I. В узле 2 все токи стекаются в один ток, и снова I= I₁+ I₂+ I₃.

Цепь из трех элементов в параллель.

Очевидно, что напряжение на каждом резисторе одинаково и равно U, следовательно, по закону Ома:

• I₁=U/R₁;
• I₂=U/R₂;
• I₃=U/R₃;
• I=U/R_общ.

Отсюда U/R_общ= U/R₁+ U/R₂+ U/R₃, после сокращения обеих частей на U получается формула для нахождения общего сопротивления при параллельном соединении резисторов:

1/R_общ= 1/R₁+ 1/R₂+ 1/R_3.

Параллельная цепь из n элементов.

Отсюда следует, что при параллельном соединении общее сопротивление будет меньше наименьшего сопротивления в наборе. При соединении двух резисторов формула принимает вид R_общ=R₁* R₂/(R₁+ R₂).

Также из равенства I=U/R₁+U/R₂+U/R₃ следует, что токи через параллельно включенные резисторы распределяются обратно пропорционально значениям их сопротивлений – чем выше сопротивление, тем ниже ток, и наоборот. Если все резисторы имеют одинаковый номинал, то ток, текущий через каждый из них, находится делением общего тока на количество сопротивлений. Если элементов в сборке три, то через каждый течет треть общего тока, а если параллельно включены n одинаковых резисторов, то через каждый протекает I/n.

Так как электрическая мощность равна P=U*I, а напряжение на каждом резисторе равно, то мощность, выделяемая на каждом элементе, распределяется пропорционально току и обратно пропорционально сопротивлению резистора. Если все элементы одинаковы, то и мощность на них будет рассеиваться одинаковая.

Для наглядности видео.

При последовательном соединении

Если рассматривать последовательную цепь из трех элементов, можно заметить, что ток, втекающий в узел 1 будет равен вытекающему. В узле 2 выполняется то же самое соотношение и так до бесконечности.

Отсюда сила тока в последовательном соединении будет одинакова для любого элемента и равна I. Напряжение, приложенное к цепи и равное I*R, распределится между резисторами:

U=U₁+U₂+U₃=I*R₁+I*R₂+I*R₃ = I* R_общ

После сокращения на I можно найти общее сопротивление цепи. Оно равно сумме составляющих, и общее значение сопротивления будет выше сопротивления любого элемента:

R_общ=R₁+R₂+R₃

Очевидно, что падение напряжения в последовательной цепи прямо пропорционально сопротивлению каждого элемента – чем выше сопротивление, тем выше на нем напряжение. Точно так же, эти соотношения выполняются для цепи из n элементов.

Примеры расчетов

В качестве практических примеров можно рассмотреть несколько вариантов расчетов параметров цепи в разных схемах соединения.

Для резисторов

Самым простым примером расчета будет цепь из двух сопротивлений – 10 Ом и 100 Ом, соединенных в цепочку. К цепи приложено 12 вольт.

Последовательная цепь из двух резисторов.

Сначала надо найти R_общ, оно равно сумме R₁ и R₂. R_общ=100+10=110 Ом. Отсюда ток в цепи I=U/R=12/110=0,109 ампер. Падение на каждом элементе можно вычислить исходя из равенств U₁=I*R₁ и U₂=I*R₂. Отсюда U₁=1,1 В, а U₂=10,9 В. Очевидно, что U₁/U₂=R₁/R₂. На первом элементе будет рассеиваться мощность P₁=U₁*I=1,1*0,109=0,12 ватт (для практики подойдет стандартный компонент на 0,125 ватт), а на втором – P₂=U₂*I=10,9*0,109=1,19 ватт (для практической реализации понадобится двухваттник).

Если соединить эти же два резистора параллельно и подать то же самое напряжение, то параметры распределятся по-другому.

Соединение элементов в параллель.

Сначала надо определить R_общ=R₁*R₂/(R₁+R₂)=110*10/(110+10)=1100/120=9,17 Ом (меньше наименьшего значения в 10 Ом). Общий ток составит I=U/Rобщ=12/9,17=1,31 ампер. Через первый элемент потечет I₁=U/R₁=12/10=1,2 ампер, через второй I₂=U/R₂=12/100=0,12. Очевидно, что I₁+I₂=I (с учетом погрешностей округления). Мощности потребуются такие:

• P₁=I₁*U=1,2*12=14,2 ватт;
• P₂=I₂*U=0,12*12=1,42 ватт.

Если имеется смешанное соединение элементов, надо сначала преобразовать схему к однотипному виду – параллельному или последовательному. Пусть имеется схема следующего вида.

Преобразование смешанной схемы.

В данном случае удобно заменить параллельную сборку R₁ и R₂ на резистор с эквивалентным сопротивлением R₁₂, а R₃ и R₄ – на R₃₄. Сначала находится R₁₂=R₁*R₂/(R₁+R₂)=9,17 Ом. Тем же способом рассчитывается R₃₄=150*5/(150+5)=4,8 Ом. Тогда общее сопротивление эквивалентной цепи будет равно R₁₂+R₃₄=9,17+4,8=13,97 Ом.

Отсюда I=U/R=12/13,97=0,86 ампер. На “гирлянде» R₁R₂ падает U₁₂=I*R₁₂=0,86*9,17=7,87 вольт, а на R₃R₄ падение составит U₃₄= I*R₃₄=0,86*4,8=4,13 вольт. Дальше надо вернуться к исходной схеме и рассмотреть отдельно участок схемы R₁R₂ с найденными параметрами.

Участок цепи, содержащий R1 и R2.

Отсюда I₁=U/R₁=7,87/10=0,787 ампер, I₂=U/R₂=7,87/100=0,0787 ампер. По мощностям – P₁=U*I₁=7,87*0,787=6,2 ватт, P₂= U*I₂=7,87*0,0787=0,62 ватт.

Аналогично рассчитывается и участок, содержащий элементы R₃R₄.

Читайте также

Последовательное и параллельное подключение аккумуляторных батарей

Для лампочек

Точно такими же способами можно рассчитать параметры цепи, состоящей из двух или более лампочек накаливания – на практике с такой ситуацией можно столкнуться чаще. Но есть две проблемы. Первая из них – на лампочках и в технических данных на них не указывается сопротивление нити. Его придется пересчитывать исходя из номинального напряжения и мощности. Так как P=U*I, а I=U*R, то P=U²/R, а R=U²/P. Так, для 10-ваттной лампочки на 12 вольт сопротивление нити будет равно 12²/10=144/10=14,4 Ом. Можно рассчитать характеристики цепи для двух последовательно и параллельно соединенных лампочек.

Соединение ламп в цепочку.

В первом случае ток, текущий через каждую лампу будет общим, и равным I=U/Rобщ=12/(14,4+14,4)=12/28,8=0,42 А. На каждой лампе упадет U/2=6 вольт. А электрическая мощность каждого элемента составит 0,42*6=2,5 Вт, что составляет ¼ от номинала лампочки. Такое уменьшение произошло из-за двукратного снижения тока и двукратного снижения напряжения. Естественно, лампочки будут светиться далеко не в полный накал. Чтобы довести яркость свечения до нормальной, придется вдвое увеличивать напряжение, что одновременно вдвое увеличит ток.

Соединение двух лампочек в параллель.

Если лампочки соединить в параллель, то на каждой из них упадет номинальный уровень в 12 вольт. Через каждый элемент потечет I=U/R= 12/14,4=0,83 А, а мощность на каждой лампочке будет равна P=U*I=12*0,83=10 ватт, то есть, номинал. И каждая нить будет светить в полный накал. Но вся цепь будет потреблять 20 ватт и через нее потечет 0,83*2=1,66 А, что вдвое больше значения для одной лампы.

Есть и вторая проблема. В общем случае сопротивление зависит от тока и приложенного напряжения, но у ламп накаливания эта зависимость выражена ярко. Нить в холодном состоянии имеет низкое сопротивление, а номинального значения достигает при прогреве в номинальном режиме. Поэтому данные выше расчеты верны лишь для штатного напряжения 12 вольт. В других условиях характеристики лампы будут другими, и, по большому счету, расчет для параллельного случая неточен – сопротивление нити будет меньше 14,4 Ом. Зато это свойство позволяет применять лампу в качестве стабилизатора тока – при увеличении его значения нить нагреется, сопротивление вырастет, ток упадет примерно до прежнего уровня. При его уменьшении произойдет обратный процесс со снижением уровня накала нити лампочки.

Рекомендуем посмотреть видео урок «Просто физика»

Для светодиодов

Еще сложнее ситуация со светодиодами. В отличие от лампочек они стабилизируют напряжение, причем не всегда, а только после открывания. Иными словами, сначала при росте напряжения на последовательной цепочке (LED+резистор), она ведет себя согласно закону Ома. После того, как светодиод открылся (и начал светиться), увеличение падения на нем прекратилось, и рост напряжения на цепочке ведет к росту тока и увеличению U на резисторе. На полупроводниковом приборе напряжение остается стабильным (в зависимости от технологии изготовления – от 1,2 до 3 вольт или выше), хотя ток через него также растет.

Распределение падений до открывания и после открывания светодиода.

По мере освоения приемов расчета можно научиться анализировать все более сложные схемы, содержащие как параллельное, так и последовательное подключение элементов. Потом можно переходить к следующему этапу – анализ и расчет устройств, содержащих реактивные (а впоследствии – и нелинейные) компоненты.

Подключение солнечных панелей параллельное, последовательное

Приобретая солнечный инвертор нужно обратить внимание на его входные характеристики, а именно номинальное входное напряжение DC (вольт)  и максимальный ток А (Ампер), которые и прописывают нам – как будут подключены солнечные батареи: параллельно, последовательно или последовательно-параллельно.

ЗНАЙТЕ – при параллельном или последовательном подключении солнечных батарей, на выходе вы получите одинаковую мощность! Т.е. при правильном расчете сечения кабеля, а он разный для этих подключений – результат будет равен.

Теперь по пунктам:

Параллельное подключение солнечных панелей – дает нам низкое напряжение (равное напряжению одной панели) и большой ток. Допустим одна солнечная панель 24 вольта и 8 ампер согласно ее паспортным характеристикам. Если мы соединим 2 панели параллельно, то получим, те же 24 вольта, но уже 16 ампер.

Низкое напряжение (вольт) и высокий ток (ампер) очень требовательны к сечению кабеля (толщина жилы кабеля), поэтому здесь нужно очень точно просчитать и приобрести нужную длину и сечение кабеля, для передачи энергии солнца в инвертор без потерь.

Пример:

Входное напряжение инвертора 48 вольт, а мощность подключаемых солнечных панелей которые инвертор потянет = 1 кВт. Мы также имеем солнечные панели у которых “напряжение холостого хода” равно 29 вольт и ток 8,5 Ампер.

29*8,5= 246 ватт, значит, мы можем подключить, только 4 солнечные панели к нашему инвертору – 246*4=984 ватта. Теперь вернемся к нашим “баранам” – входное напряжение инвертора 48 вольт, а с панели идет 29, т.е. последовательное соединение 29+29 = 58 вольт нам не подходит, это значит, что мы будем их подключать паралельно –  29 вольт  и 8,5*4 панели =34 Ампера. В итоге, для идеальной передачи таких величин нам понадобиться кабель сечением не менее 16 кв мм.

Вот в этом и состоит недостаток параллельного подключения солнечных панелей, когда низкое напряжение и высокий ток, нужен кабель большого сечения, что бы не потерять полученную энергию и как следствие такой кабель стоит не “плохих” денег. Также большие токи требовательны к соединениям и всегда находят слабое место(((.

Последовательное подключение солнечных панелей – дает нам высокое напряжение и низкий ток ( равен одной солнечной панели). Допустим одна солнечная панель 24 вольта и 8 Ампер согласно ее паспортным характеристикам. Если мы соединим 2 панели последовательно, то получим, 48 вольт, но те же  8 ампер.

Высокое напряжение (вольт) и низкий ток (Ампер) уже не так требовательны к сечению кабеля (толщина жилы кабеля), поэтому здесь намного легче просчитать и приобрести нужную длину и сечение кабеля, для передачи энергии солнца в инвертор без потерь.

Пример:

Входное напряжение инвертора 120 вольт, а мощность подключаемых солнечных панелей которые инвертор потянет = 1 кВт. Мы также имеем солнечные панели у которых “напряжение холостого хода” равно 29 вольт и ток 8,5 Ампер.

29*8,5= 246 ватт, значит, мы можем подключить, только 4 солнечные панели к нашему инвертору – 246*4=984 ватта. Но в этом случае мы можем подключить солнечные панели последовательно 29*4=116 вольт при том же токе в 8.5 Ампер. Теперь для передачи таких величин электроэнергии нам хватит кабеля сечением в 6 кв мм.

В этом все плюсы последовательно подключения и как следствие передача энергии без потерь в кабеле меньшим сечением и меньшей стоимостью! Также последовательное подключение позволяет солнечным панелям лучше работать даже в пасмурную погоду, да и контроллер  инвертора лучше работает с “высоким ” напряжением.

Последовательно-параллельное подключение солнечных панелей – сочетает все недостатки параллельного и преимущества последовательного, но только на половину. Другими словами такое подключение лучше параллельного, но хуже последовательного!

При таком подключении мы имеем и повышенное напряжение и средний ток. Допустим одна солнечная панель 24 вольта и 8,5 Ампер согласно ее паспортным характеристикам. Если мы соединим по  2 панели последовательно, и получим, 48 вольт, но те же  8, 5 ампер в каждой последовательности, а теперь эти 2 линии панелей, соединим параллельно, в итоге получим на выходе 48 вольт, но уже 17 ампер.

Пример:

Входное напряжение инвертора 60 вольт, а мощность подключаемых солнечных панелей которые инвертор потянет = 1 кВт. Мы также имеем солнечные панели у которых “напряжение холостого хода” равно 29 вольт и ток 8,5 Ампер.

29*8,5= 246 ватт, значит, мы можем подключить, только 4 солнечные панели к нашему инвертору – 246*4=984 ватта. Но в этом случае мы можем подключить солнечные панели последовательно 29*2=58 вольт и токе в 8,5 Ампер * 2 линии параллельно, в итоге получаем = 58 вольт и 17 ампер . Ну и для передачи таких величин электроэнергии нам хватит кабеля сечением в 10 кв мм.

В этом все минусы и плюсы последовательно – параллельного подключения и как следствие передача энергии без потерь в кабеле среднем сечением и средней стоимостью!

Итог: Любое соединение имеет место быть, к каждого есть недостатки и преимущества, очень часто у нас нет выбора как соединять панели т. к. инвертор диктует свои условия.

Совет : для улучшения генерации можно, а иногда даже и нужно увеличить до 25 %, мощность солнечных панелей подключаемых к инвертору если они развернуты немного от юга.

Внимание! увеличение мощности это значит, что если к инвертору подключается масив С/П в 1 кВт, то можно увеличить до 1.25 кВт, но увеличение мощности не значит, что можно увеличить входные напряжения и токи, там должно быть все четко.

Это даст, увеличение выработки в пасмурную погоду, запас мощности в солнечную, а также мы знаем, что солнечные панели уменьшают выработку в процессе  использования, это будет так сказать компенсацией на года. 

Для большего понимания темы прочтите – Сколько солнечных батарей подключить к инвертору

В чем разница между последовательной и параллельной связью?

Во встроенных системах устройства обмениваются данными, отправляя и получая сообщения, часто по кабелям и проводам. Тип кабеля/провода и связи зависит от конкретного используемого приложения. В этой статье мы обсудим различия между двумя распространенными способами связи: последовательным и параллельным.

Как работает последовательная связь?

Последовательную связь лучше всего можно представить, используя аналогию с автострадой или автомагистралью между штатами. Полосы на межштатной автомагистрали будут репрезентативными для отдельных полос или проводов, используемых для связи, а автомобили представляют биты данных.

Последовательная связь осуществляется по одному проводу или, в данном случае, по одной полосе дороги. Биты отправляются последовательно со стартовым и стоповым битами, расположенными в начале или в конце пакета. Все данные принимаются и собираются принимающим устройством побитно за раз.

Как работает параллельная связь?

При использовании того же изображения, что и раньше, для параллельной связи требуется больше каналов, чем для последовательной. Параллельно устройства отправляют и получают несколько битов информации одновременно. Каждый бит данных отправляется по одному проводу, поэтому для передачи сообщения восьмибитному пакету (или 1 байту) потребуется восемь отдельных проводов. Это означает, что пакет данных принимается конечным устройством сразу. Все данные передаются в унисон при параллельной связи и используют один провод или канал на бит. Все данные должны быть получены в одно и то же точное время, чтобы пакет был принят правильно и без ошибок.

Параллельные и последовательные кабели

Кабели, используемые для параллельной и последовательной связи, внешне немного отличаются друг от друга. Параллельные кабели обычно толще и короче, чем последовательные кабели, и обычно имеют более крупные и сложные соединительные головки.

Параллельные кабели

Параллельные кабели легче всего обнаружить, если вы видите отдельные контакты, видимые на головке разъема, как показано на рисунке ниже. Эти контакты напрямую связаны с отдельным проводом в кабеле. Для каждого штифта на штыревой стороне головки разъема вы можете найти входной слот на гнездовом конце кабеля. Связь не прерывается от одного конца до другого. Кабель, как правило, толстый и жесткий на ощупь по сравнению с последовательными кабелями из-за количества проводов в кабеле.

Последовательные кабели

Последовательные кабели гораздо чаще встречаются в повседневной жизни. Кабель USB является примером кабеля последовательного типа. Как видите, головка разъема существенно отличается от параллельного кабеля просто потому, что она меньше и не имеет видимых контактов. Еще одним отличительным аспектом является толщина кабеля.

Преимущества параллельного обмена данными

Параллельный обмен данными до введения стандарта USB гораздо чаще использовался в повседневных приложениях. От подключения принтера до подключения внешнего монитора, связь в параллельном стиле использовалась почти исключительно со старыми ПК. Причина, по которой этот стандарт был так широко адаптирован, заключалась в том, что он, как правило, является быстрым стандартом для работы. Поскольку пакеты данных отправляются одновременно, можно передать больше данных за более короткий период времени. При использовании связи на уровне байтов параллельные данные могут отправлять 1 байт в восемь раз быстрее, чем последовательная связь. Однако по мере того, как кабели становились длиннее, а приложения становились более ресурсоемкими, параллельная связь начала испытывать некоторые ограничения.

Недостатки параллельной связи

Перекрестные помехи

Распространенной проблемой, с которой сталкиваются инженеры при работе с проводами, являются перекрестные помехи между линиями данных. Перекрёстные помехи или шум вызываются электромагнитными сигналами, воздействующими на другой электронный сигнал. Это очень распространено, когда провода расположены слишком близко друг к другу. Перекрёстные помехи искажают данные и вызывают ошибки, если они присутствуют.

Ограничения на высоких частотах и ​​больших расстояниях

Другая проблема, возникающая при параллельной связи, возникает при высокочастотной передаче данных. На более высоких частотах биты обычно смешиваются и поступают на принимающее устройство в разное время. Это проблематично, так как параллель требует, чтобы все биты данных принимались одновременно. Получатель должен замедлить сообщения, чтобы дождаться прибытия всех пакетов данных, прежде чем принять полный пакет данных. Если это происходит, обычно получатель получает резервную копию. Если он не может принять все сообщения одновременно из-за запаздывания битов данных, входящие биты могут попасть в ожидающие пакеты, вызывая дополнительные проблемы. Параллельное превосходство при использовании на коротких расстояниях.

Контакты, подверженные повреждению

Еще одна проблема, возникающая при использовании соединительных головок с видимыми контактами, — высокая вероятность повреждения. Очень распространенная проблема, с которой сталкиваются люди, особенно со старыми принтерами, — это изгибание контактов разъема при попытке подключить устройства. Выравнивание контактов в таком разъеме может быть трудным и требует большего внимания. Типичные USB-кабели не имеют этой проблемы, поскольку в конструкции нет видимых контактов.

Большой физический след

Пространство — один из самых ценных аспектов любой современной печатной платы или устройства. По мере того, как конструкции становятся меньше, входные и выходные разъемы также должны уменьшаться. Поскольку для подключения параллельных портов требуются отдельные контакты, пространство, необходимое на печатной плате или устройстве, увеличивается по мере добавления дополнительных контактов. Из-за этого требования к пространству очень редко можно увидеть такие типы портов на современных компьютерах и мониторах. Для экономии места и размера были приняты меньшие последовательные порты.

Дороже

Параллельные кабели и разъемы также дороже в изготовлении и реализации, чем их последовательные аналоги. Поскольку для приложения требуется больше проводов, каждый провод увеличивает общую стоимость разработки. При параллельной передаче данных для некоторых более сложных операций может потребоваться до 34 проводов. Разница между 1 и 34 проводами может быть экспоненциально дороже и часто является важным фактором при принятии решения о последовательном или параллельном подключении для приложения.

Преимущества последовательной связи

Последовательная связь стала универсальным стандартом при подключении устройств. Из-за своей небольшой площади (кабель и соединительные головки), простоты использования и надежности последовательный интерфейс зарекомендовал себя как будущее подключенных устройств. Некоторые из многих преимуществ последовательной связи включают в себя:

Небольшой размер и простота использования

Последовательные порты широко известны своей простотой использования и небольшой физической площадью. Теперь, когда многие последовательные порты имеют возможность подключаться независимо от ориентации, усилия, необходимые для пользователя, теперь находятся на рекордно низком уровне. Упрощение процесса подключения сделало взаимодействие с последовательными портами намного более безболезненным.

Соединительные головки и порты также значительно меньше по сравнению с параллельными. Возможность занимать иногда менее четверти места на печатной плате или устройстве, необходимом для параллельного подключения, является большим плюсом для современных производителей устройств. Это ценное пространство может быть использовано для других функций, таких как большая батарея, больше памяти, или может быть устранено, чтобы полностью расширить границы уменьшающихся устройств.

Это также означает, что последовательные порты, кабели и разъемы также более экономичны. Меньше проводов, необходимых для передачи данных, означает меньшие и менее сложные дорожки. Упрощенная конструкция снижает затраты на производство и проектирование.

Увеличенное число вставок

Головки соединителей для последовательных портов также способны вставлять гораздо больше вставок в течение срока службы соединителя по сравнению с параллельными. Поскольку открытые контакты были удалены, а процесс подключения стал проще, вероятность повреждения порта или головки разъема практически исключена. Это означает, что эти порты теперь будут работать дольше, чем параллельные.

Надежность на высоких частотах и ​​на больших расстояниях

Последовательный протокол также намного надежнее при высокочастотной передаче данных и приложениях на большие расстояния. Поскольку последовательный порт отправляет один бит за раз по одному проводу, данные очень трудно перепутать при увеличении скорости. Данные не могут достичь получателя до или после отправки битов исходным устройством. Полностью оптимизированное параллельное приложение действительно может отправлять больше данных с большей скоростью, чем последовательное, но высокий уровень оптимизации требует много времени для разработки и совершенствования.

Последовательный интерфейс лучше использовать для соединений на большие расстояния (более 3 футов). Поскольку все данные отправляются по одному проводу, приложения для дальней связи намного надежнее при использовании последовательного интерфейса. Данные не группируются и могут передаваться на очень высоких скоростях с почти идеальной точностью, что делает последовательный порт идеальным для надежной передачи данных на большие расстояния.

Недостатки последовательной связи

Основным недостатком последовательной связи является отсутствие потенциальной скорости. Больше проводов обычно означает большую скорость. Если приложения оптимизируют параллельную связь и устранят все проблемы с синхронизацией на уровне битов, скорость передачи данных будет намного выше, чем при последовательной связи. Однако с развитием современных технологий многие из ограничений скорости, которые изначально были обнаружены при последовательной связи, были преодолены. Необходимость сократить пространство и стоимость конструкции привела к преобладанию последовательных протоколов. Поскольку технология продолжает развиваться, нередко можно увидеть последовательную связь со скоростью выше 10 Гбит/с в USB 3.1.

Общие последовательные протоколы

Некоторые из наиболее распространенных последовательных протоколов включают SPI, I2C, CAN и USB. Эти протоколы используются в часах реального времени, ЖК-экранах, автомобилях, медицинских устройствах и мобильных телефонах и используются в самых разных приложениях. У этих протоколов есть одна общая черта — стиль общения; все они общаются по серийному номеру.

Программирование и отладка последовательных протоколов

Total Phase специализируется на анализаторах и программаторах последовательных протоколов. Двумя наиболее популярными инструментами Total Phase, которые используются для отладки последовательных протоколов, являются хост-адаптер Aardvark I2C/SPI и анализатор протокола Beagle I2C/SPI.

Хост-адаптер Aardvark I2C/SPI — это карманный программатор протоколов, предлагаемый по доступной цене. Его способность программировать SPI на частоте до 8 МГц и I2C на частоте до 800 кГц делает адаптер Aardvark очень привлекательным инструментом для инженеров встраиваемых систем. Адаптер имеет бесплатное и простое в использовании программное обеспечение и полностью поддерживается в операционных системах Windows, Linux и Mac. Это мощное, портативное и доступное средство, что делает его отличным инструментом для всех инженеров I2C и SPI. Анализатор протокола Beagle I2C/SPI — еще один инструмент Total Phase, который знают и любят инженеры встраиваемых систем. Хотя анализатор Beagle I2C/SPI очень похож на адаптер Aardvark по размеру и цене, он сильно отличается по способу использования. Этот анализатор способен ненавязчиво контролировать шины I2C и SPI на частотах до 5 МГц и 24 МГц соответственно. Анализатор работает с бесплатным программным обеспечением Data Center, которое полностью поддерживается в операционных системах Windows, Linux и Mac.

Анализатор Beagle I2C/SPI и адаптер Aardvark — это лишь некоторые из многих инструментов последовательного протокола Total Phase. Total Phase поддерживает не только I2C и SPI, но и приложения USB, CAN, eSPI и A2B.

Заключение

Последовательная и параллельная связь имеет свои плюсы и минусы при выборе стандарта для реализации в устройствах и конструкциях. Скорость, на которую способна параллель, привлекательна, но сложна и дорога. Принимая во внимание, что надежность и небольшие размеры последовательной связи делают ее привлекательным вариантом. С повышением скорости последовательная связь становится стандартом для приложений доставки данных и является преобладающим стилем связи, используемым сегодня.

Разница между последовательной и параллельной связью

21 мая 2018 г. Опубликовано Lithmee

Ключевое различие между последовательной и параллельной связью заключается в том, что при последовательной связи передача данных происходит побитно, в то время как при параллельной связи несколько битов передаются одновременно. Однако, несмотря на то, что данные передаются побитно, последовательная связь является быстрой для больших расстояний и высоких частот. Но параллельная связь работает быстро на коротких расстояниях и на низких частотах, но медленнее на больших расстояниях и на высоких частотах.

При передаче данных данные передаются от исходного устройства или отправителя к целевому устройству или получателю. Есть несколько устройств, подключенных для обмена данными. Последовательная и параллельная связь — это два способа передачи данных от отправителя к получателю.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое последовательная связь
3. Что такое параллельная связь
4. Сравнение бок о бок — последовательная и параллельная связь в табличной форме
5. Резюме

Что такое последовательная связь?

При последовательной связи между отправителем и получателем имеется один канал. В этом методе биты выстраиваются в очередь в приемнике, и каждый бит проходит по каналу один за другим.

Рисунок 01: Передача данных

Несмотря на то, что кажется, что последовательная связь медленнее из-за передачи одного бита за раз, на практике это быстро. Скорость передачи данных выше, особенно на высоких частотах и ​​при больших расстояниях. Кроме того, поскольку имеется только один канал или линия, стоимость этой связи минимальна. Короче говоря, последовательная связь проста, прямолинейна и точна.

Что такое параллельная связь?

При параллельной связи несколько битов передаются по каналам или шинам одновременно. Предположим, что нужно передать три бита. Затем они будут проходить по трем отдельным линиям от отправителя к получателю.

Для коротких расстояний и низких частот параллельная связь является быстрой, поскольку одновременно передается несколько битов. Однако при увеличении расстояния и частоты это вызывает некоторые проблемы с параллельной связью. Одна большая проблема перекрестные помехи . Это возможность пропуска битов в другие каналы или шины. Это может привести к тому, что вывод на стороне получателя будет отличаться от вывода отправителя. Другая проблема заключается в том, что искажает . Другими словами, получатель должен ждать, пока не прибудет самый медленный бит. Следовательно, несмотря на то, что параллельная связь быстрее на коротких расстояниях и на низких частотах, скорость снижается на больших расстояниях и на высоких частотах из-за вышеуказанных проблем. Короче говоря, эта связь ненадежна и представляет собой сложный метод передачи.

В чем разница между последовательной и параллельной связью?

Резюме.