乙個差分訊號是用乙個數值來表示兩個物理量之間的差異。從嚴格意義上來講，所有電壓訊號都是差分的，因為乙個電壓只能是相對於另乙個電壓而言的。電子學習資料大禮包mp.weixin.qq.com
乙個差分訊號是用乙個數值來表示兩個物理量之間的差異。從嚴格意義上來講，所有電壓訊號都是差分的，因為乙個電壓只能是相對於另乙個電壓而言的。在某些系統裡，系統'地'被用作電壓基準點。當'地'當作電壓測量基準時，這種訊號規劃被稱之為單端的。我們使用該術語是因為訊號是用單個導體上的電壓來表示的。
另一方面，乙個差分訊號作用在兩個導體上。訊號值是兩個導體間的電壓差。儘管不是非常必要，這兩個電壓的平均值還是會經常保持一致。
我們用乙個方法對差分訊號做一下比喻，差分訊號就好比是蹺蹺板上的兩個人，當乙個人被蹺上去的時候，另乙個人被蹺下來了 - 但是他們的平均位置是不變的。繼續蹺蹺板的類推，正值可以表示左邊的人比右邊的人高，而負值表示右邊的人比左邊的人高。0 表示兩個人都是同一水平。
圖1 用蹺蹺板表示的差分訊號
應用到電學上，這兩個蹺蹺板用一對標識為v+和v-的導線來表示。當v+>v-時，訊號定義成正極訊號，當v+
圖2 差分訊號波形和單端等價
圖2 差分對圍繞擺動的平均電壓設定成 2.5v。當該對的每個訊號都限制成 0-5v 振幅時，偏移該差分對會提供乙個訊號擺動的最大範圍。當用單一 5v 電源操作時，經常就會出現這種情況。
當不採用單端訊號而採取差分訊號方案時，我們用一對導線來替代單根導線，增加了任何相關介面電路的複雜性。那麼差分訊號提供了什麼樣的有形益處，才能證明複雜性和成本的增加是值得的呢？
差分訊號的第乙個好處是，因為你在控制'基準'電壓，所以能夠很容易地識別小訊號。在乙個地做基準，單端訊號方案的系統裡，測量訊號的精確值依賴系統內'地'的一致性。訊號源和訊號接收器距離越遠，他們區域性地的電壓值之間有差異的可能性就越大。從差分訊號恢復的訊號值在很大程度上與'地'的精確值無關，而在某一範圍內。
差分訊號的第二個主要好處是，它對外部電磁干擾（emi）是高度免疫的。乙個干擾源幾乎相同程度地影響差分訊號對的每一端。既然電壓差異決定訊號值，這樣將忽視在兩個導體上出現的任何同樣干擾。除了對干擾不大靈敏外，差分訊號比單端訊號生成的 emi 還要少。
差分訊號提供的第三個好處是，在乙個單電源系統，能夠從容精確地處理'雙極'訊號。為了處理單端，單電源系統的雙極訊號，我們必須在地和電源幹線之間某任意電壓處（通常是中點）建立乙個虛地。
用高於虛地的電壓來表示正極訊號，低於虛地的電壓來表示負極訊號。接下來，必須把虛地正確地分布到整個系統裡。而對於差分訊號，不需要這樣乙個虛地，這就使我們處理和傳播雙極訊號有乙個高保真度，而無須依賴虛地的穩定性。剛才提到了單端訊號，其實，訊號通常以三種模式沿電路傳播：單端、差模或共模。
單模是我們最熟悉的。它包括介於驅動器與接收器之間的單根導線或走線，訊號沿走線傳播並從地返回。
這裡最難理解的是共模訊號。它既可以包括單端走線也可以包括兩個(可能更多)差分走線。同樣的訊號沿走線以及返回路徑(地)或者沿差分對中的兩根走線流動。大部分人往往對共模訊號不熟悉，因為我們自己從來不會故意產生它們。它們通常是由從其它(鄰近或外部)源耦合進電路的雜訊引起的。一般來講，結果最好情況是中性的，最壞情況是具有破壞性的。共模訊號能夠產生干擾電路正常執行的雜訊，並且是常見的emi 問題的**。
差分訊號相比單端訊號有乙個顯著的缺點：需要兩根走線而不是一根，或者兩倍的電路板面積。但是差分訊號有幾個優點：如果沒有通過地的返回訊號， 地迴路的連續性相對就變得不重要了。
因此，假如我們有乙個模擬訊號通過差分對連線到數字器件，就無需擔心跨越電源邊界，平面不連續等等問題。差分器件的電源分割也更容易處理。差分電路在低壓訊號的應用中是非常有益的。如果訊號電平非常低，或者如果訊雜比是個問題，那麼差分訊號可以有效地倍增訊號電平(+v-(-v)=2v)。差分訊號和差分放大器通常用於訊號電平非常低的系統的輸入級。
差分接收器往往對輸入訊號電平的差敏感，但是常常被設計為對輸入的共模偏移不敏感。因此在強雜訊環境中差分訊號往往比單端訊號有著更好的效能。
相比單端訊號(以乙個不太精確的受電路板其他位置的雜訊的干擾的訊號為參考)，差分訊號(彼此互為參考)的翻轉時序可以更精確地設定。差分對的交叉點定義得非常精確(見圖3)。單端訊號位於邏輯1和邏輯0之間的交叉點受制於(舉例)雜訊、雜訊門限以及門限檢測問題等等。
圖3 邏輯電平在差分訊號交叉點的精確位置改變狀態
單端 差分訊號
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