差分信號你必須知道這些

　　一個(gè)差分信號是用一個(gè)數值來(lái)表示兩個(gè)物理量之間的差異。從嚴格意義上來(lái)講，所有電壓信號都是差分的，因為一個(gè)電壓只能是相對于另一個(gè)電壓而言的。在某些系統里，系統“地”(GND)被用作電壓基準點(diǎn)。當“地”當作電壓測量基準時(shí)，這種信號規劃被稱(chēng)之為單端的。我們使用該術(shù)語(yǔ)是因為信號是用單個(gè)導體上的電壓來(lái)表示的。

　　VDS不是傳輸速率快，是抗干擾能力強。有信號時(shí)，一棵線(xiàn)電壓+V，另一棵線(xiàn)電壓-V，接收端獲得的信號是兩者的差值+V-(-V)=2V。外界的干擾信號在兩棵線(xiàn)中山上的是同樣幅度和極性的+v信號，在接收端差值的過(guò)程中互相抵消了。由于抗干擾能力強，數字信號不易出錯，可以避免因校驗出錯引起的重發(fā)，從這個(gè)意義上說(shuō)差分信號傳輸速率。

　　差分的概念在《模擬電路》課程里已經(jīng)學(xué)習過(guò)了。差分信號是一對大小相等而極性相反的對稱(chēng)信號，差分信號用于傳輸有用的信號。共模信號是作用于差分信號線(xiàn)上的一對大小相等極性也相同的信號，共模信號往往來(lái)自于外部干擾。差分信號在接收端是靠差分放大器來(lái)檢測的。差分放大器只對兩路輸入信號之間的差值起放大作用，而對兩路輸入信號共同對地的電位不起作用。

　　差分傳輸的信號能夠對外部干擾能夠起到很強的抗干擾能力。

　　原始的輸入信號經(jīng)過(guò)倒相器和緩沖器之后形成一對大小相等而極性相反的差分信號。對模擬信號，倒相器可以用運算放大器的反相比例放大電路來(lái)實(shí)現，緩沖器可以用運算放大器的同相跟隨電路來(lái)實(shí)現。對數字信號，可以分別用“非門(mén)”邏輯和同相緩沖器來(lái)實(shí)現。

　　差分信號在PCB(印制線(xiàn)路板)上被安排成“密近平行線(xiàn)”(PCB布線(xiàn)要領(lǐng)!)，用電纜連接兩臺設備時(shí)則采用并行排線(xiàn)或雙絞線(xiàn)。在差分信號傳輸過(guò)程中會(huì )遇到外部干擾信號，但是，由于兩根差分信號線(xiàn)始終在一起，因此干擾信號一般都會(huì )同時(shí)作用在兩根信號線(xiàn)上，形成疊加在兩根信號線(xiàn)上大小相等相位也相同的共模信號。

　　到了接收端，差分放大器只對差分信號(有用信號)敏感，而對共模信號(干擾信號)形成抑制。這樣，差分傳輸的信號就具備了很強的抗干擾能力，因此特別適用于中遠距離通信或高速通信。相比之下，UART的兩根信號線(xiàn)TXD和RXD就不適合于遠距離通信，因為不是差分信號，所以一旦遇到外部干擾，信號就會(huì )嚴重畸變，在接收端因無(wú)法區分有用信號的和干擾信號而會(huì )形成大量的誤碼。