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差分信号简介。干货!!!!

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发表于 2019-12-25 12:14 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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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
. z1 R# n5 E2 t- t
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
图 4. 有噪声的单端信号
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。
2 [7 o. t1 d% V/ g

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 :
图 6. 有噪声的差分信号
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。
2 T8 l( ]" i$ f! {- @
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?
游客,如果您要查看本帖隐藏内容请回复
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
  • TA的每日心情
    开心
    2020-2-13 15:31
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]初来乍到

    推荐
    发表于 2020-2-9 20:36 | 只看该作者
    感谢分享,想详细了解差分!

    该用户从未签到

    推荐
    发表于 2020-1-24 15:37 | 只看该作者
    每一次阅读都有新的收获
  • TA的每日心情
    开心
    2019-11-20 15:09
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]初来乍到

    2#
    发表于 2019-12-25 12:19 | 只看该作者
    谢谢分享,看看

    该用户从未签到

    3#
    发表于 2019-12-25 12:30 来自手机 | 只看该作者
    学习,学习,学习!
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    开心
    2021-4-25 15:29
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    [LV.5]常住居民I

    5#
    发表于 2019-12-25 12:58 | 只看该作者
    - X) E' ^3 n2 h( t8 l  P
    学习,学习,学习!

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    6#
    发表于 2019-12-25 13:23 | 只看该作者
    学习,学习分享
    % J+ n  [, z; w; D5 O  O# M4 f! K

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    11#
    发表于 2019-12-25 13:45 | 只看该作者
    看看多干的

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    12#
    发表于 2019-12-25 13:46 | 只看该作者
    克希荷夫?不是基尔霍夫吗
  • TA的每日心情
    开心
    2019-12-26 15:23
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    [LV.1]初来乍到

    13#
    发表于 2019-12-25 13:52 | 只看该作者
    谢谢大佬分享!

    该用户从未签到

    15#
    发表于 2019-12-25 14:05 | 只看该作者
    谢谢分享,看看
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