059_地电位差引起的总线通信间歇性失效

凌晨三点，第七次重启

那是一个做工业现场数据采集的项目。主控单元和若干采集节点之间用一对双绞线做总线通信，线缆长度大概一百二十米，穿过两个配电区域。节点是总线供电，电源和信号共用同一对差分线。

调试阶段一切正常。通信用示波器看眼图张开得漂漂亮亮，连续跑二十四小时误码率为零。然后设备拉到现场，第一天就出事了。

现象很怪：白天基本正常，到了晚上七八点开始，通信开始间歇性丢包。不是完全断，是每隔几分钟丢一两帧，然后又恢复。主控端的错误计数器缓慢增长，节点端偶尔报校验错误。第二天白天又好了。连续三天如此，像闹鬼一样准时。

现场值班的人说了一句话让我记到现在：“你们这个设备怕黑。”

我一开始怀疑是温度。晚上温度降了，某处接触不良。于是把所有接线端子重新拧了一遍，问题依旧。又怀疑是电源纹波，换了线性电源，依旧。怀疑是终端电阻匹配，重新算了特征阻抗，改了匹配电阻，依旧。

后来用一个笨办法：在总线两端各接了一路高阻抗差分探头，同时录波。把触发条件设成校验错误脉冲，抓到了异常波形。波形显示，每次误码发生时，差分信号上叠加了一个缓慢漂移的共模电压，幅度大概在几伏到十几伏之间来回摆动，周期和市电的负载变化节奏高度吻合。

问题不在信号本身，在于两个节点之间的“地”根本不是同一个地。

地电位差是怎么钻进差分总线里的

差分通信之所以抗干扰，前提是接收端只关心两根线之间的电压差。理论上，只要差分接收器的共模输入范围足够宽，两根线上同时叠加一个相同的干扰，差分输入看到的差值为零，通信不受影响。

但这个“同时叠加相同干扰”的前提，在真实工程里经常不成立。

原因