數字接口——單端與差動(dòng)接口對比

單端數據傳輸僅使用一條信號線(xiàn)，其電勢被看作接地。當信號線(xiàn)為信號電流提供正向通道時(shí)，接地線(xiàn)會(huì )提供回流通道。圖 1 顯示了單端傳輸通道的基本示意圖。

圖 1 單端傳輸通道 　　

單端接口的優(yōu)點(diǎn)包括簡(jiǎn)潔性和實(shí)施成本低，但也有三個(gè)主要的缺陷： 　　1)對噪聲拾取極為敏感，由于引入至信號或接地通道中的噪聲將直接添加到接收器輸入，因此會(huì )導致錯誤的接收器觸發(fā)。

2)另一個(gè)值得關(guān)注的是串擾。串擾是相鄰信號和控制線(xiàn)之間的電容和電感耦合。

3)最后，信號線(xiàn)跡和接地層之間存在物理性差異，單端系統中產(chǎn)生的橫向電磁波 (TEM) 可以輻射到電路環(huán)境中，從而成為影響相鄰電路的嚴重電磁干擾 (EMI) 源。

差動(dòng)信號傳輸采用由兩條導線(xiàn)組成的信號線(xiàn)對：一條用于使電流正向流動(dòng)，另一條用于使電流回流。每條信號導線(xiàn)都具有一個(gè)共模電壓 VCM，該電壓與 50% 的差動(dòng)驅動(dòng)器輸出電壓 VOD 相疊加，但彼此極性相反（請參見(jiàn)圖 2）。

圖 2 差動(dòng)傳輸通道 　　

當差動(dòng)線(xiàn)對的導線(xiàn)彼此接近時(shí)，引入至兩個(gè)導線(xiàn)中的電耦合外部噪聲會(huì )在接收器輸入端作為共模噪聲均勻出現。具有差動(dòng)輸入的接收器只對信號差敏感，但對共模信號抗擾。因此，該接收器可以抑制共模噪聲并保持信號完整性。

圖 3 從單導線(xiàn)周?chē)拇笊⑸浯艌?chǎng)和差動(dòng)信號線(xiàn)對緊耦合導線(xiàn)回路之外的小散射磁場(chǎng)輻射出的 TEM 波緊電子耦合可提供另一種好處。兩條導線(xiàn)中的電流等幅但極性相反，能夠產(chǎn)生彼此抵消的磁場(chǎng)。這樣，兩條導線(xiàn)的橫電磁波就被剝奪了磁場(chǎng)，因此不會(huì )輻射到環(huán)境中。只有導線(xiàn)回路之外非常小的散射磁場(chǎng)才有輻射，從而顯著(zhù)降低了電磁干擾 (EMI)。

應用 　　

當緊靠系統控制器應用時(shí)，單端接口允許相對較高的頻率（高達 70 MHz）。差動(dòng)接口具有相當高的抗干擾能力，可以顯著(zhù)降低電磁干擾 (EMI)，因此其數據傳輸頻率可達 500MHz 或更高。

數據轉換器中最常實(shí)施的接口是內部集成電路 (I2C) 總線(xiàn)、串行外設接口 (SPI)總線(xiàn)以及低壓差動(dòng)信號傳輸 (LVDS) 接口。