¿Por qué la interfaz RS-422 es insensible a las interferencias?

Resumen
En una señal balanceada, ambos cables transportan la señal, con un cable negativo del otro. En el receptor se restan ambos, dando el doble de la señal del hilo positivo. Si ambos cables detectan una perturbación, esta será cancelada por la sustracción.

Los cables trenzados reducen la inductancia porque el campo se invierte con cada medio giro. Por lo tanto, una perturbación inductiva inducida en un medio giro será cancelada por el siguiente medio giro.

Ver esta respuesta para más detalles.

La razón por la que RS-422 es mucho mejor para rechazar interferencias es porque es lo que se conoce como un sistema de transmisión de línea balanceada .

En un sistema de línea balanceada, la señal se transmite dos veces. Una vez como una señal "positiva" normal y una vez como una señal "negativa".

Imagínese si quiere una señal compuesta por los dígitos binarios 01110010 (ignoraremos cualquier codificación de línea como Manchester, etc.).

La señal positiva puede transmitirse como, por ejemplo:

+ 0v  5v  5v  5v 0v 0v  5v 0v

La señal negativa podría ser:

- 0v -5v -5v -5v 0v 0v -5v 0v

En el extremo receptor, estas dos señales se restan entre sí. Como sabes, restar un valor negativo de un valor positivo cancela los dos negativos y es como sumar dos números positivos:

= 0v 10v 10v 10v 0 0 10v 0v

Ahora, cuando se introduce ruido, debido a que los cables están retorcidos, el ruido se induce de la misma manera tanto en las líneas positivas como en las negativas en cantidades (aproximadamente) iguales. Digamos que hay un pico de ruido de +3v introducido en el medio de nuestra secuencia binaria. La nueva secuencia sería algo como:

+ 0v  5v  5v  8v 3v 0v  5v 0v
- 0v -5v -5v -2v 3v 0v -5v 0v

Así que los valores resultantes restados serían:

= 0v 10v 10v 10v 0v 0v 10v 0v

Mira cómo el ruido se ha desvanecido por completo.

Este mismo principio se utiliza en muchos sistemas de comunicaciones de alta velocidad, como USB, Ethernet, HDMI, etc.

También se utiliza en equipos de audio profesionales en los que la señal de un micrófono tiene que ser lo menos ruidosa posible, no es solo algo digital.

Lo que dijo Stevenh más:

En un sistema desequilibrado como RS232, la señal está referenciada a tierra y cualquier señal de "modo común" inducida en el circuito se combinará con la señal.

En los circuitos telefónicos, que están equilibrados, el ruido de la red de CA inducido puede ser de muchos voltios, mientras que la señal de voz es de decenas de mV en el mejor de los casos. Pero, debido a que el ruido se induce por igual en ambas piernas, el receptor lo ignora y solo observa la diferencia. Desequilibre un circuito telefónico y obtendrá niveles masivos de zumbido de red.

Si está interesado en profundizar en los efectos de las rutas de señales diferenciales balanceadas y administrar la interferencia EM/RF, le recomiendo leer algunos de los muchos artículos de Bill Whitlock sobre los temas en Jenson Transformers.

http://www.jensen-transformers.com/apps_wp.html

http://www.jensen-transformers.com/an/ingenaes.pdf