數字接口—單端接口與差動(dòng)接口的對比

　　單端數據傳輸僅使用一條信號線(xiàn)，其電勢被看作接地。在信號線(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原理圖。

　　圖 1 單端傳輸通道

　　單端接口的主要優(yōu)點(diǎn)可概括為簡(jiǎn)潔性和較低的實(shí)施成本。然而，它們極易受噪聲拾取的影響，因為引入到信號或者接地通道的噪聲直接加到接收機輸入，從而引起偽接收機觸發(fā)。另一個(gè)問(wèn)題是串擾，特別是在一些更高頻率條件下，其為鄰近信號和控制線(xiàn)路之間的電容和電感耦合。最終，由于信號線(xiàn)跡和接地層之間的物理差異，單端系統中產(chǎn)生的橫向電磁波 (TEM) 會(huì )輻射到電路環(huán)境中，從而成為鄰近電路的巨大電磁干擾源(EMI)。

　　差動(dòng)信號傳輸使用由兩條導線(xiàn)組成的信號對：一個(gè)用于正向電流，而另一個(gè)用于返回電流。每個(gè)信號導線(xiàn)均有一個(gè)共模電壓 VCM，其由 50% 差動(dòng)驅動(dòng)器輸出 VOD疊加，但極性相反(參見(jiàn)圖2)。

　　圖 2 差動(dòng)傳輸通道

　　當差動(dòng)對的導線(xiàn)彼此接近時(shí)，引入到兩個(gè)導線(xiàn)的電耦合外部噪聲均勻地表現為接收機輸入端的共模噪聲。具有差動(dòng)輸入的接收機僅受信號差的影響，但不受共模信號的影響。因此，接收機不但抑制了共模噪聲，同時(shí)還保持了信號完整性。

　　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

　　緊電子耦合還有另外一個(gè)好處。兩個(gè)導線(xiàn)中大小相等但極性相反的電流，會(huì )形成一些相互抵消的磁場(chǎng)。兩個(gè)導線(xiàn)的 TEM 波，現在其磁場(chǎng)被搶走，因此無(wú)法輻射到環(huán)境中。只有一些非常小的導線(xiàn)環(huán)路外部邊緣電場(chǎng)可以輻射，從而產(chǎn)生極小的 EMI。

　　應用

　　緊靠系統控制器使用時(shí)，單端接口允許相對較高的頻率(高達 70 MHz)。差動(dòng)接口具有極高的抗噪性，可以大大低低 EMI，因此可以在高達 500 MHz 甚至更高的頻率下傳輸數據。

　　最常用的數據轉換器接口是內部集成電路總線(xiàn) (I2C)、串行外設接口總線(xiàn) (SPI) 和低壓差動(dòng)信號傳輸接口 (LVDS)。