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本帖最后由 阿杨 于 2019-12-25 13:27 编辑 4 y, b5 N( M+ D% y
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什么是差分？ e- Y9 A# ^7 `5 n' o/ P
3 @+ N- u4 l, y2 [* i/ }/ I驱动端发送两个大小相等，方向相反的信号，接收端会有一个相减器，比较这两信号的差值，来判断逻辑位是0 或是1，承载差分信号的那一对走线，即称为差分走线，或差动对。
图 1. 差动对 ; G l! v" S1 v/ ]3 U
上图是差动对示意图。两个大小相同，方向相反的信号，分别在两个导体上传输，其两信号的差，即为差分信号。用数学式表示 : 如果用跷跷板来表示 : 图 2. 跷跷板示意图 1 y* E/ i/ r1 p$ q
( H8 p/ Z9 [( H6 X0 X* k3 t1 n
所谓的正电压跟负电压，都是V1 跟V2比较出来的结果。! M. h' ]4 i0 `, g
这点跟传统的单端信号不一样。单端信号中，所谓的正电压或负电压，是跟GND ( 电位 = 0 ) 比较出来的。上面图1 也可以看成两个单端信号： 图 3. 双绞线 日常生活中常见的双绞线，就是典型的差分信号，但它是立体3D的。该文主要还是针对平面式差动对来做探讨。
: |6 H% ^/ ~/ ~ 为什么要用差分 ? 使用差分信号的第一个好处，就是具错误更正效果 由上图知道，如果在单端信号中有噪声，即VERROR，则会直接进入接收器，严重一点可能会造成逻辑误判。在那些对于时序有很精密要求的系统中，会有很重大的影响。
3 m# ?4 _6 G ]+ B; E% ~; f' z图 5. 有噪声的差分信号 由上面式子知道，差分信号为两信号的差，因此图5 中，接收器接收到的信号为
因为正信号跟负信号上的VERROR大小相等，因此上式的差分信号，其VERROR会被消除掉。若以图表示之 : 由图6 可知其差动对的噪声，会透过相减器消除，使输出信号干净无瑕。 U2 C8 W+ K1 H, r W
第二个好处，就是防EMI 干扰，不论是干扰别人或是被别人干扰，都可有效抑止。这也是为什么高速信号一般都用差分信号，以加强其信号完整性，将失真度降到最低。
图 7. 差分信号之耦合示意图 B 跟C 为差分对，而A 为邻近的信号。在PCB 板面积极为有限的产品，例如手机，A 跟B、C 有可能会靠得很近，在这情况下，A 会把能量耦合到B跟 C，以S 参数表示，A 耦合到B 为SBA ，A 耦合到C 为SCA 。当B 跟C 够紧密时，则SBA = SCA ，而又因为B 跟C 的信号方向相反，所以SBA跟SCA是等量又反向，如此一来， SBA跟SCA会相消，这就是为何差动对可以防止被其他信号干扰之故。
! B9 A" ~" z. a; z9 q& u8 L% i, v" d; W; V& T N$ L+ I* k/ j
什时候使用差分? 因此，如果GND 离差分信号太远，其EMI 干扰会变大吗?
9 N1 C! L: U" ~2 O" `答案是会，除非有办法保证差动对的长度，可以完全等长，否则会变成单端信号，如此的话，回路面积加大，其EMI 的干扰会跟着加大。! V7 ~. Z' v n/ \
, @5 b1 J6 j+ _5 J3 S | 
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发表于 2019-12-25 12:14
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