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

差分信号传输是一种在高速数据通信和数字系统中广泛应用的信号传输方式。它通过在两根线上同时传输振幅相同但相位相反的信号，实现了更强的抗干扰能力和更好的信号完整性。本文将为您详细介绍差分信号传输的工作原理及其优缺点。

1、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。区别于传统的一根信号线一根地线的做法，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。

这样做的好处：

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。

2、差分信号相较于传统传输有哪些优缺点：

优点：

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。

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。

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。

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。

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：

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。

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。

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。

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。