差分信号传输的优越性-你值得一读

【摘要】：差分传输区别于传统的一根信号线一根地线的传输方式，它是在两根线上都传输信号，这两个信号幅值相等，相位相反。在这两根线上传输的信号就是差分信号。信号接收端通过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上的两根线。差分信号是用一个数值表示两个物理量之间的差异。从严格意义上讲，所有的电压信号都是差分的。因为一个电压肯定是相对于另一个电压而言的。

【关键字】：差分传输 幅值 相位 差分信号

 内容：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。

图1

    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+时，信号定义成负极信号。 

图2. 差分信号波形和单端等价

而实际电路中，当我们不采用单端电路，而采用差分信号方案时，我们用一对导线来替代单根导线，增加了任何相关电路接口的复杂性。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？

      第一、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。

      第二、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。

      第三、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。

     我们知道，编码器既可以输出单端信号也可以输出差分信号。而编码器旋转实质上产生了三路脉冲信号A、B、Z。Z相脉冲一圈只产生一个，用于计算编码器转数和周期。A相和B相脉冲相位相差90度，如果A相超前B相，说明电机正转；B相超前A相，说明电机反转。如果要输出差分信号，则在编码器内部会有一个驱动IC（26C31、26LS31……）将A、B、Z信号变成差分，也就是A+、A-，B+、B-，Z+、Z-。在驱动器端会有一个接收IC（26C32、26LS32……），将传输的A、B、Z三路差分信号进行比较，送给CPU处理。

差分信号举例说明：

我们的驱动器编码器既可以接单端的，又可以接差分的：

我们的驱动器设计接的是差分编码器，但是如果编码器是单端的，我们在驱动器内部有一个专门的电路设计，在接收IC传输的差分信号都做有上拉和下拉电阻，这样即使其中一路没有信号传输，那一路信号上依然有电压，可以和另外一路传输的信号进行比较。编码器之采用差分信号，还有传输距离更远的优势。