差分信號
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差分傳輸是一種信號傳輸的技術,區別於傳統的一根信號線一根地線的單端信號傳輸,差分傳輸在這兩根線上都傳輸信號,這兩個信號的振幅相同,相位相反。在這兩根線上的傳輸的信號就是差分信號。信號接收端比較這兩個電壓的差值來判斷發送端發送的邏輯狀態。在電路板上,差分走線必須是等長、等寬、緊密靠近、且在同一層面的兩根線。
差分信號與單端走線的比較
差分信號與傳統的一根信號線一根地線(即單端信號傳輸)走線的做法相比,其優缺點分別是:
優點:
- 抗干擾能力強。干擾噪聲一般會等值、同時的被加載到兩根信號線上,而其差值為0,即,噪聲對信號的邏輯意義不產生影響。
- 能有效抑制電磁干擾(EMI)。由於兩根線靠得很近且信號幅值相等,這兩根線與地線之間的耦合電磁場的幅值也相等,同時他們的信號極性相反,其電磁場將相互抵消。因此對外界的電磁干擾也小。
- 時序定位準確。差分信號的接收端是兩根線上的信號幅值之差發生正負跳變的點,作為判斷邏輯0/1跳變的點的。而普通單端信號以閾值電壓作為信號邏輯0/1的跳變點,受閾值電壓與信號幅值電壓之比的影響較大,不適合低幅度的信號。
缺點:
- 若電路板的面積非常吃緊,單端信號可以只有一根信號線,地線走地平面,而差分信號一定要走兩根等長、等寬、緊密靠近、且在同一層面的線。這樣的情況常常發生在晶片的管腳間距很小,以至於只能穿過一根走線的情況下。
注意
- 差分曼切斯特編碼並不是差分信號的一種,它指的是用在每一位開始時的電平跳變來表示邏輯狀態「0」,不跳變來表示邏輯狀態「1」。但每一位中間的跳變是用來做同步時鐘,沒有邏輯意義。
- 雙絞線上面走的不一定是差分信號,單端信號在雙絞線上的電磁輻射也比平行走線的輻射小。
參見
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