差分信号分析

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1、差分信号的分析概述差分传输是一种信号传输的技术，区别于传统的一根信号线一根地线的做法，差分传输差分信号（4张）在这两根线上都传输信号，这两个信号的振幅和等,和位相反。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是逻辑0还是逻辑1。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。2简介含义差分信号是用一个数值来表示两个物理量之间的差异。差分信号又称差模信号，是相对共模信号而言的。我们用一个方法对差分信号做一下比喻，差分信号就好比是跷跷板上的两个人，当一个人被跷上去的时候，另一个人被跷下来了■但是他们的平均位置是不变的。继续跷跷板的类

2、推，正值可以表示左边的人比右边的人高，而负值表示右边的人比左边的人高。o表示两个人都是同一水平。图1用跷跷板表示的差分信号应用到电学上，这两个跷跷板用一对标识为V+和V■的导线来表示。特点从严格意义上来讲，所有电压信号都是差分的,因为一个电压只能是相対于另一个电压而言的。在某些系统里,”系统地”被用作电压基准点。当9也当作电压测量基准吋，这种信号规划被称之为单端的。我们使用该术语是因为信号是用单个昱佐上的电压來表示的。另一方血，一个差分信号作用在两个导体上。信号值是两个导体间的电压差。尽管不是非常必要，这两个电压的平均值还是会经常保持一致。可以想象，这两个导体上被同时加入的一个相等的电压，也就

3、是所谓共模信号，对一个差分放人系统来说是没有作用的，也就是说，尽管一个差分放人器的输入有效信号幅度只需要几毫伏，但它却可以对一个高达几伏特的共模信号无动于衷。这个指标叫做差分放大器的共模抑制比(CMRR),—般的运算放大器可以达到90db以上，高精度运放甚至达到120dbo因为于扰信号一般是以共模信号的形式存在，所以差分信号的应用极大地提高了放大器系统的信噪比。优点当不采用单端信号而采取差分信号方案吋，我们用一对导线来替代单根导线，增加了任何相关接口电路的复杂性。那么差分信号提供了什么样的有形益处，才能证明复杂性和成本的增加是值得的呢？差分信号的第一个好处是，因为你在控制'基准'电压，所以能够

4、很容易地识别小信号。在一个地做基准，单端信号方案的系统里，测量信号的精确值依赖系统刚地’的一致性。信号源和信号接收器距离越远,他们局部地的电压值之间有差异的可能性就越人。从差分信号恢复的信号值在很人程度上与'地'的精确值无关，而在某一范围内。差分信号的第二个主要好处是，它対外部电磁干扰(EMI)是高度免疫的。一个T扰遞几乎和同程度地影响差分信号对的每一端。既然电压差杲决定信号值，这样将忽视在两个导体上出现的任何同样干扰。除了对干扰不大灵敏外,差分信号比单端信号生成的EMI还要少。差分信号提供的第三个好处是，在一个单电源系统,能够从容精确地处理'双极'信号。为了处理单端，单电源系统的双极信号,我

5、们必须在地和电源干线Z间某任意电压处(通常是屮点)建立一个虚地。用高于虚地的电压来表示疋極信号，低于虚地的电压来表示负极信号。接下来，必须把虚地正确地分布到整个系统里。而对于差分信号，不需要这样一个虚地，这就使我们处理和传播双极信号有一个高真度，而无须依赖虚地的稳定性。作用对差分信(VDS)号而言，对其影响最大的因素是它们的对地阳•抗是否一致，也就是对地平衡度，它们之间相对的阻抗影响并不特别重耍，之间分布电容大了只会衰落信号强度，不会引入噪声和干扰，也就是对信噪比不会产生很大影响。差分信号只是使用两根信号线传输一路信号，依靠信号间电压差进行判决的电路，既可以是模拟信号，也叮以是数字信号。实际的

6、信号都是模拟信号，数字信号只是模拟信号用门限电平量化后的取样结果。因此差分信号对于数字和模拟信号都可以定义。一个差分信号是用一个数值来表示两个物理量之间的差升。从严格意义上来讲，所有电压信号都是差分的，因为一个电压只能是相对于另一个电压而言的。在某些系统里，系统“地"（GND）被用作电压基准点。当竹『当作电压测量基准时，这种信号规划被称之为单端的。我们使用该术语是因为信号是用单个导体上的电压来表示的。VDS不是传输速率快，是抗干扰能力强。有信号时，一棵线电压+V,另一棵线屯压・V,接收端获得的信号是两者的差值+V（V）=2V。外界的干扰信号在两棵线上的是同样幅度和极性的+v信号，在接收端差值的

7、过程中互相抵消了。由于抗干扰能力强，数字信号不易出错，可以避免因校验出错引起的重发，从这个意义上说差分信号传输速率。差分的概念在《模拟电路》课程里己经学习过了。差分信号是一对人小相等而极性相反的对称信号，差分信号用于传输有用的信号。共模信号是作用于差分信号线上的一对大小相等极性也相同的信号，共模信号往往来自于外部干扰。差分信号在接收端是靠差分放大器來检测的。差分放大器只对两路输入信号Z间的差值起放