差分信號(hào)你必須知道這些

　　一個(gè)差分信號(hào)是用一個(gè)數(shù)值來(lái)表示兩個(gè)物理量之間的差異。從嚴(yán)格意義上來(lái)講，所有電壓信號(hào)都是差分的，因?yàn)橐粋€(gè)電壓只能是相對(duì)于另一個(gè)電壓而言的。在某些系統(tǒng)里，系統(tǒng)“地”(GND)被用作電壓基準(zhǔn)點(diǎn)。當(dāng)“地”當(dāng)作電壓測(cè)量基準(zhǔn)時(shí)，這種信號(hào)規(guī)劃被稱(chēng)之為單端的。我們使用該術(shù)語(yǔ)是因?yàn)樾盘?hào)是用單個(gè)導(dǎo)體上的電壓來(lái)表示的。

　　VDS不是傳輸速率快，是抗干擾能力強(qiáng)。有信號(hào)時(shí)，一棵線電壓+V，另一棵線電壓-V，接收端獲得的信號(hào)是兩者的差值+V-(-V)=2V。外界的干擾信號(hào)在兩棵線中山上的是同樣幅度和極性的+v信號(hào)，在接收端差值的過(guò)程中互相抵消了。由于抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)字信號(hào)不易出錯(cuò)，可以避免因校驗(yàn)出錯(cuò)引起的重發(fā)，從這個(gè)意義上說(shuō)差分信號(hào)傳輸速率。

　　差分的概念在《模擬電路》課程里已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)了。差分信號(hào)是一對(duì)大小相等而極性相反的對(duì)稱(chēng)信號(hào)，差分信號(hào)用于傳輸有用的信號(hào)。共模信號(hào)是作用于差分信號(hào)線上的一對(duì)大小相等極性也相同的信號(hào)，共模信號(hào)往往來(lái)自于外部干擾。差分信號(hào)在接收端是靠差分放大器來(lái)檢測(cè)的。差分放大器只對(duì)兩路輸入信號(hào)之間的差值起放大作用，而對(duì)兩路輸入信號(hào)共同對(duì)地的電位不起作用。

　　差分傳輸?shù)男盘?hào)能夠?qū)ν獠扛蓴_能夠起到很強(qiáng)的抗干擾能力。

　　原始的輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)倒相器和緩沖器之后形成一對(duì)大小相等而極性相反的差分信號(hào)。對(duì)模擬信號(hào)，倒相器可以用運(yùn)算放大器的反相比例放大電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，緩沖器可以用運(yùn)算放大器的同相跟隨電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)數(shù)字信號(hào)，可以分別用“非門(mén)”邏輯和同相緩沖器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　差分信號(hào)在PCB(印制線路板)上被安排成“密近平行線”(PCB布線要領(lǐng)!)，用電纜連接兩臺(tái)設(shè)備時(shí)則采用并行排線或雙絞線。在差分信號(hào)傳輸過(guò)程中會(huì)遇到外部干擾信號(hào)，但是，由于兩根差分信號(hào)線始終在一起，因此干擾信號(hào)一般都會(huì)同時(shí)作用在兩根信號(hào)線上，形成疊加在兩根信號(hào)線上大小相等相位也相同的共模信號(hào)。

　　到了接收端，差分放大器只對(duì)差分信號(hào)(有用信號(hào))敏感，而對(duì)共模信號(hào)(干擾信號(hào))形成抑制。這樣，差分傳輸?shù)男盘?hào)就具備了很強(qiáng)的抗干擾能力，因此特別適用于中遠(yuǎn)距離通信或高速通信。相比之下，UART的兩根信號(hào)線TXD和RXD就不適合于遠(yuǎn)距離通信，因?yàn)椴皇遣罘中盘?hào)，所以一旦遇到外部干擾，信號(hào)就會(huì)嚴(yán)重畸變，在接收端因無(wú)法區(qū)分有用信號(hào)的和干擾信號(hào)而會(huì)形成大量的誤碼。