什么是差分信号?
差分传输是一种信号传输的技术,区别于传统的一根信号线一根地线的做法,差分传输采用两根信号线,在这两根线上都传输信号,这两个信号的振幅相等,相位相差180度,极性相反。在这两根线上传输的信号就是差分信号。如图所示
如上图所示是一对差分信号,他们幅值相等极性相
和普通的单线信号传输相比,采用差分信号需要两路信号线,浪费了物理资源,那这样做带来什么好处呢?
采用差分信号带来什么好处呢?
差分信号的第一个好处是,因为你在控制‘基准’电压,所以能够很容易地识别小信号。因为在单端信号方案的系统里,所有的信号大小都是以地做为参考的,测量信号的精确值依赖系统内‘地’的一致性。信号源和信号接收器距离越远,他们局部地的电压值之间有差异的可能性就越大;而差分信号恢复的信号值在很大程度上与‘地’的精确值无关,为啥呢?分析如下比如:有一对差分信号sn和sp假设参考地点位为g两个信号幅度都为v则:
sp=g+v,sn=g-v,那么接收端差动信号为sign=sp-sn=g+v-(g-v)=2v,可以看出差分信号对参考的地无关。并且差分信号的幅度变成了两倍。因此差分信号可以强化差模信号。
差分信号可以强化差模抑制共模
差分信号的第二个主要好处是,它对外部电磁干扰(EMI)是高度免疫的。一个干扰源几乎相同程度地影响差分信号对的每一端。既然电压差异决定信号值,这样将忽视在两个导体上出现的任何同样干扰。除了对干扰不大灵敏外,差分信号比单端信号生成的EMI还要少。数学分析还是同上,因为差分线都是很靠近的走线的,所以若有干扰源干扰,则干扰是同时发生在两路信号的,假设snsp都收到干扰信号为n,则sn变成sn+n,sp变成sp+n,那么差分信号为sign=sp+n-(sp+n)=sp-sn,可以看出对外界干扰具有很强的抗干扰性,所以在敏感的信号系统中一般都会采用差分信号来传输,以减少共模噪声的影响。
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