差分结构在信号传输中的优势

发表于 2012/9/29 22:33:32 阅读（5853）

差分输入的优势

1. 差分信号的概念

差分输入的是将两个输入端的差值作为信号，这样可以免去一些误差，比如你输入一个1V的信号电源有偏差，比实际输入要大0.1.就可以用差分输入1V和2V一减就把两端共有的那0.1误差剪掉了。单端输入无法去除这类误差。

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。0 表示两个人都是同一水平。

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。当V+>V-时，信号定义成正极信号，当V+<V-时，信号定义成负极信号。

2. 差分信号的优点

1) 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内'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大。从差分信号恢复的信号值在很大程度上与'地'的精确值无关，而在某一范围内。

2) 差分信号的第二个主要好处是，它对外部电磁干扰（EMI）是高度免疫的。一个干扰源几乎相同程度地影响差分信号对的每一端。既然电压差异决定信号值，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。

a) 由于电流源始终导通，但其电流被引到流向不同的方向，以驱动逻辑1和逻辑0信号。这种始终导通的特性可以消除开关噪声带来的尖峰和（单端技术中所需要的）大电流晶体管不断导通-关断早上的电磁干扰（EMI）

b) 构成差分对的两条导线的间距很短，可以保证较高的抗噪性能。这一对线中的一条道线所吸收的串扰或EMI也会同时出现在另一条邻近的导线上。由于收发器对两条信道之间的差异信号作出相应，故同时出现在导线对两条导线上的“共模”噪声在接受器处相互抵消。

c) 由于两条邻近的导线传输电流相同，而方向相反，故产生的EMI很低。

3) 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，我们必须在地和电源干线之间某任意电压处（通常是中点）建立一个虚地。用高于虚地的电压来表示正极信号，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逼真度，而无须依赖虚地的稳定性