Технология PCB - Определение и преимущество разностной сигнальной линии

Дифференциальные сигналы используют значения для обозначения разницы между двумя физическими величинами. Строго говоря, все сигналы напряжения являются разностными, потому что одно напряжение может быть только относительно другого. В некоторых системах системный "круг" используется в качестве точки отсчета напряжения. Когда « Земля» используется в качестве ориентира для измерения напряжения, такое планирование сигнала называется односторонним концом. Мы используем этот термин, потому что сигналы выражаются напряжением на одном проводнике. печатная плата

С другой стороны, дифференциальный сигнал действует на два проводника. Значение сигнала - разность напряжений между двумя проводниками. Хотя это не является необходимым, средние значения обоих напряжений останутся неизменными. Давайте сравним дифференциальный сигнал. Дифференциальный сигнал - это как два человека на качелях. Когда один человек поднимается, другой также поднимается, но их среднее положение остается неизменным. Продолжая аналогию с деформацией, положительное значение может означать, что человек слева выше, чем человек справа, а отрицательное значение означает, что человек справа выше, чем человек слева. 0 Это означает, что два человека находятся на одном уровне.

Рис. 1 Дифференциальный сигнал, представленный в виде качелей

Для электротехники эти две качели представлены парой проводов, помеченных V + и V -. Когда V + > V - сигнал определяется как положительный сигнал.

Схема 2 разностная сигнальная схема

Рисунок 2 Среднее напряжение вокруг разностной пары маятника установлено на уровне 2,5 В. Когда амплитуда сигнала в разностной паре ограничена 0 - 5 В, разностная пара смещения обеспечивает максимальный диапазон колебаний сигнала. Это часто происходит при работе с одним источником питания 5V.

При использовании дифференциальных сигналов вместо однополюсных мы используем пару проводов вместо одного провода, что увеличивает сложность любой релевантной схемы интерфейса. Итак, какие практические преимущества дает дифференциальный сигнал, чтобы оправдать увеличение сложности и затрат?

Первым преимуществом дифференциального сигнала является то, что вы можете легко распознавать небольшие сигналы, потому что вы управляете « эталонным » напряжением. В системах с системой отсчета заземления и схемой сигнала на одном конце точное значение измеренного сигнала зависит от согласованности « заземления» в системе. Чем дальше источник сигнала и приемник сигнала, тем больше вероятность разницы между их локальными значениями напряжения заземления. Значения сигнала, восстановленные из дифференциального сигнала, в значительной степени не связаны с точными значениями « земли», но в определенном диапазоне.

Вторым основным преимуществом дифференциального сигнала является его высокий иммунитет к внешним электромагнитным помехам (ЭМИ). Источники помех оказывают почти одинаковое влияние на каждый конец дифференциального сигнала. Поскольку значение сигнала определяется разностью напряжений, любые подобные помехи, возникающие на обоих проводах, будут игнорироваться. Помимо того, что они менее чувствительны к помехам, дифференциальные сигналы генерируют меньше EMI, чем сигналы на одном конце.

Третье преимущество, обеспечиваемое дифференциальными сигналами, заключается в том, что « биполярные» сигналы легко и точно обрабатываются в единой системе электропитания. Чтобы обрабатывать биполярные сигналы однополюсной, однополюсной системы питания, мы должны установить виртуальное заземление при любом напряжении (обычно в середине) между заземлением и источником питания. Положительный сигнал выражается при напряжении выше виртуального заземления, а отрицательный - при напряжении ниже виртуального заземления. Затем виртуальные земли должны быть правильно распределены по всей системе. Для дифференциальных сигналов такое виртуальное заземление не требуется, что позволяет нам обрабатывать и распространять биполярные сигналы с высокой точностью, не полагаясь на стабильность виртуального заземления.