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本帖最后由 阿杨 于 2019-12-25 13:27 编辑
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( C* s+ U) e Q8 @+ M" C什么是差分？7 F% L$ D* P g$ A: p7 R B
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驱动端发送两个大小相等，方向相反的信号，接收端会有一个相减器，比较这两信号的差值，来判断逻辑位是0 或是1，承载差分信号的那一对走线，即称为差分走线，或差动对。 图 1. 差动对 % o1 f" Y' Q0 ?1 L) p& W$ \2 r
上图是差动对示意图。两个大小相同，方向相反的信号，分别在两个导体上传输，其两信号的差，即为差分信号。用数学式表示 : 如果用跷跷板来表示 : 图 2. 跷跷板示意图
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所谓的正电压跟负电压，都是V1 跟V2比较出来的结果。
( K- x! l: I& t这点跟传统的单端信号不一样。单端信号中，所谓的正电压或负电压，是跟GND ( 电位 = 0 ) 比较出来的。上面图1 也可以看成两个单端信号： 图 3. 双绞线 日常生活中常见的双绞线，就是典型的差分信号，但它是立体3D的。该文主要还是针对平面式差动对来做探讨。' h |/ Z5 _. b
为什么要用差分 ? 使用差分信号的第一个好处，就是具错误更正效果 由上图知道，如果在单端信号中有噪声，即VERROR，则会直接进入接收器，严重一点可能会造成逻辑误判。在那些对于时序有很精密要求的系统中，会有很重大的影响。
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图 5. 有噪声的差分信号 由上面式子知道，差分信号为两信号的差，因此图5 中，接收器接收到的信号为
因为正信号跟负信号上的VERROR大小相等，因此上式的差分信号，其VERROR会被消除掉。若以图表示之 : 由图6 可知其差动对的噪声，会透过相减器消除，使输出信号干净无瑕。; S/ j0 A' {, G3 v( y
第二个好处，就是防EMI 干扰，不论是干扰别人或是被别人干扰，都可有效抑止。这也是为什么高速信号一般都用差分信号，以加强其信号完整性，将失真度降到最低。
X/ i0 _0 Q' x& c- l1 z2 x. m图 7. 差分信号之耦合示意图 B 跟C 为差分对，而A 为邻近的信号。在PCB 板面积极为有限的产品，例如手机，A 跟B、C 有可能会靠得很近，在这情况下，A 会把能量耦合到B跟 C，以S 参数表示，A 耦合到B 为SBA ，A 耦合到C 为SCA 。当B 跟C 够紧密时，则SBA = SCA ，而又因为B 跟C 的信号方向相反，所以SBA跟SCA是等量又反向，如此一来， SBA跟SCA会相消，这就是为何差动对可以防止被其他信号干扰之故。 z2 {1 _: c0 Z( A3 F/ ^; @1 Q
, P" g# \. w9 V! p; ~什时候使用差分? 因此，如果GND 离差分信号太远，其EMI 干扰会变大吗?
# d/ W) B$ q. x7 s, q+ B5 P答案是会，除非有办法保证差动对的长度，可以完全等长，否则会变成单端信号，如此的话，回路面积加大，其EMI 的干扰会跟着加大。6 {9 |& Y7 d2 ]
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发表于 2019-12-25 12:14
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发表于 2019-12-25 13:42
