Tecnología de PCB - Definición y ventajas de la línea de señal diferencial

A. Señ1.l diferencial Representación numérica de la diferencia entre dos cantidades físicas. Estrictamente hablando, Todas las señales de tensión son diferenciales, Porque un voltaje sólo puede ser relativo a otro. En algunos sistemas, El "suelo" del sistema se utiliza como punto de referencia de tensión. Cuando la "puesta a tierra" se utiliza como referencia para la medición de la tensión, Este tipo de programación de señales se llama un solo extremo. Utilizamos este término porque la señal está representada por un voltaje en un solo conductor.

Por otro lado, la señal diferencial actúa sobre dos conductores. El valor de la señal es la diferencia de tensión entre dos conductores. Aunque no es muy necesario, el valor medio de los dos voltajes seguirá siendo el mismo. Vamos a utilizar un método para comparar la señal diferencial. La señal diferencial es como dos personas en un balancín. Cuando una person a es levantada, la otra es levantada, pero su posición media sigue siendo la misma. Continuar con la analogía del balancín, un valor positivo significa que la persona de la izquierda es mayor que la persona de la derecha, y un valor negativo significa que la persona de la derecha es mayor que la persona de la izquierda. 0 significa que ambos están en el mismo nivel.

Figura 1: señal diferencial expresada en balancín

Para aplicaciones eléctricas, los dos balancín están representados por un par de cables marcados v + y V -. Cuando v + > v - la señal se define como una señal positiva

Figura 2 forma de onda de la señal diferencial y equivalencia de un solo extremo

Figura 2: el voltaje medio alrededor de la oscilación del par diferencial se establece en 2,5 v. Cuando cada señal de un par está limitada a una amplitud de 0 - 5v, el par diferencial offset proporciona un rango máximo de oscilación de la señal. Esto ocurre a menudo cuando se opera con una sola fuente de alimentación de 5 V.

Cuando utilizamos señales diferenciales en lugar de señales de un solo extremo, utilizamos un par de cables en lugar de un solo cable, lo que aumenta la complejidad de cualquier circuito de interfaz relacionado. ¿Qué beneficios tangibles ofrece la señalización diferencial para justificar el aumento de la complejidad y los costos?

La primera ventaja de la señal diferencial es que puede identificar fácilmente pequeñas señales porque está controlando el voltaje de referencia. En un sistema con referencia a la puesta a tierra y esquema de señal de un solo extremo, la precisión de la señal medida depende de la consistencia de la "puesta a tierra" en el sistema. Cuanto más lejos esté la fuente de la señal y el receptor de la señal, mayor será la probabilidad de que haya una diferencia entre los valores locales de tensión de puesta a tierra. El valor de la señal recuperada de la señal diferencial es en gran medida independiente del valor exacto de la "tierra", pero dentro de cierto rango.

La segunda ventaja principal de la señal diferencial es su alta inmunidad a la interferencia electromagnética externa (EMI). La fuente de interferencia tiene casi el mismo efecto en cada extremo de la señal diferencial. Dado que la diferencia de tensión determina el valor de la señal, cualquier interferencia similar en ambos conductores será ignorada. Además de ser insensible a la interferencia, las señales diferenciales producen menos EMI que las señales de un solo extremo.

El tercer beneficio es: Señal diferencial is that in a single-supply system, Procesamiento fácil y preciso de señales "bipolares". Para manejar un solo extremo, Señal bipolar de un sistema de alimentación única, we must establish a virtual ground at an arbitrary voltage (usually the midpoint) between the ground and the mains. Uso de una tensión superior a la puesta a tierra virtual para representar una señal positiva, Y una tensión inferior a la Tierra virtual para representar una señal negativa. Siguiente, La Tierra virtual debe asignarse correctamente a todo el sistema. Para Señal diferencials, No se necesita un sitio virtual como este, Esto nos permite procesar y propagar señales bipolares con alta precisión sin depender de la estabilidad de la puesta a tierra virtual.