差分信号传输技术详解：原理、优势与局限

差分信号传输技术详解：原理、优势与局限

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_44690935/article/details/145054260

1. 差分信号传输的定义

差分信号传输是一种常见的信号传输方式，尤其在高速数据通信和数字系统中得到广泛应用。与传统的一根信号线一根地线的做法不同，差分传输在这两根线上都传输信号，这两个信号的振幅相同，相位相反。在这两根线上的传输的信号就是差分信号。信号接收端比较这两个电压的差值来判断发送端发送的逻辑状态。在电路板上，差分走线必须是等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的两根线。

2. 工作原理

差分信号传输的工作原理如下：

1. 左边的Sender是信号源，在线路上传输信号时，它会使用两条线来传输信号：

• 下边的线路传输原信号。
• 上边的线路传输反转的信号。

2. 在传输过程中，出现了噪音Noise，Noise也是一种信号，它会把自己叠加到上下两条线路的信号中，可以看到上下两条线路中的信号都产生了相同的波动。

3. 最右边的Receiver是查询信号接收装置，它会计算两个信号中同一时刻的差值，然后使用这个差值来重新组织信号，就能得到信号的原始逻辑状态，也就是高电压或者低电压。

3. 差分信号传输的优缺点

优点

1. 抗干扰能力强：

• 差分信号传输利用两个相反的信号进行传输，使得外部噪声的影响在接收端几乎被抵消，从而提高了抗干扰能力。

2. 信号完整性好：

• 由于差分信号的接收依赖于信号之间的电压差而不是绝对电压值，因此可以有效减少由于地电位差引起的问题，保持信号的完整性。

3. 传输距离长：

• 差分信号在长距离传输时，衰减较小，适合于高速和长距离的应用。

4. 减少电磁干扰（EMI）：

• 由于差分信号的两条线路是相邻走线，相对来说产生的电磁波辐射更低，减少了对周围环境的电磁干扰。

5. 省电：

• 在某些情况下，差分信号可以在较低的电源电压下进行可靠传输，从而达到节能的效果。

缺点

1. 设计复杂性：

• 差分信号传输需要复杂的电路设计和布局，对电路板的设计和布线要求较高，增加了设计的复杂性和成本。

2. 成本较高：

• 相比单端信号传输，差分信号一般需要更多的元件（如差分传输线、差分放大器等），导致整体成本上升。

3. 增益失调：

• 在差分放大器中，增益失调和共模抑制比（CMRR）需要精确控制，以确保信号的质量。

4. 元件匹配要求高：

• 差分信号传输要求相同长度的导线和相同的传输特性，以确保良好的信号完整性，这对生产工艺和材料选择提出了更高的要求。