了解差分信令的重要特征，优势和应用，以及用于差分信号的适当布局技术。
基本知识:单端和差分信令
首先，我们必须学习一些关于什么的基础知识单端信令在我们可以结束之前差分信令及其特点。
单端信号
单端信令是将电子信号从发送方传送到接收方的一种简单而常见的方式。电信号是通过一个电压(通常是变化的电压)传输的，这个电压与一个固定的电位有关，通常是一个0 V的节点，称为“地”。
一个导体承载信号，一个导体承载共同的参考电位。与信号相关联的电流从发件人行进到接收器，并通过地面连接返回到电源。如果发送多个信号，则电路将需要每个信号加一个导体加一个共享接地连接;因此，例如，可以使用17个导体发送16个信号。
单端拓扑
微分信号
差分信号比单端信号更不常见，它使用两个互补的电压信号来传输一个信息信号。一个信息信号需要一对导体;一个携带信号，另一个携带反信号。
单端与差分：通用时序图
接收器通过检测倒转信号和非倒转信号之间的电位差来提取信息。这两个电压信号是“平衡的”，意思是相对于共模电压，它们具有相等的振幅和相反的极性。与这些电压相关的返回电流也是平衡的，因此相互抵消;由于这个原因，我们可以说差分信号(理想情况下)流过地的电流为零。
使用差分信号，发送方和接收方不一定共享同一个基准。然而，差分信号的使用并不意味着发送方和接收方之间的地电位差对电路的运行没有影响。
如果要传输多个信号，每个信号都需要两个导线，即使所有信号都是差分的，通常也需要或至少有益地包括接地。例如，传输16个信号需要33根导线(而单端传输需要17根导线)。这说明了差异信号的一个明显的缺点。
差分信令拓扑
差分信令的好处
然而，差分信号有一些重要的好处，它不仅可以补偿增加的导体计数。
没有退货
由于我们（理想情况下）没有返回电流，因此地参考变得不太重要。甚至可以在发件人和接收器处不同的地电位或在某个可接受范围内移动。然而，您需要注意，因为DC耦合差分信令（例如USB，RS-485，CAN）通常需要共享地电位，以确保信号保持在界面的最大和最小允许的共模电压内。
抵抗进入的EMI和串扰
如果电磁干扰(电磁干扰)或串扰(即由附近信号产生的电磁干扰)从差分导体外部引入，则将其等效地加到反向和非反向信号中。接收器对两个信号之间的电压差作出响应，而不是对单端(即地面参考)电压作出响应，因此接收器电路将大大降低干扰或串扰的幅度。
这就是为什么差分信号对EMI，串扰或耦合到差分对的两个信号的任何其他噪声敏感的原因。
减少输出的EMI和串扰
快速的过渡，如数字信号的上升和下降边缘，可以产生大量的EMI。单端信号和差分信号都会产生电磁干扰，但差分信号对中的两个信号会产生(理想情况下)大小相等但极性相反的电磁场。这与保持两个导体之间距离近的技术(如使用双绞线)相结合，确保了两个导体的辐射将在很大程度上相互抵消。
低压操作
单端信号必须保持相对较高的电压，以确保足够的信噪比(SNR)。常用的单端接口电压为3.3 V和5 V。由于差分信号具有更好的抗噪声性能，因此可以使用较低的电压，同时仍然保持足够的信噪比。此外，差分信号的信噪比相对于等效的单端实现自动增加了2倍，因为差分接收机的动态范围是差分对内每个信号的动态范围的两倍。
使用较低信号电压成功传输数据的能力具有一些重要的好处：
- 可以使用较低的电源电压。
- 较小的电压过渡
- 减少辐射EMI，
- 降低功耗，
- 允许更高的工作频率。
高或低状态和精确的时机
你有没有想过，我们究竟是如何决定一个信号是逻辑高还是逻辑低的状态?在单端系统中，我们必须考虑电源电压，接收机电路的阈值特性，也许是参考电压的值。当然，还有变化和容忍，这给逻辑高或逻辑低的问题带来了额外的不确定性。
在差分信号中，确定逻辑状态更为简单。如果非反相信号的电压高于反相信号的电压，则逻辑高。如果非反向电压低于反向电压，则逻辑低。这两种状态之间的过渡点是非倒向信号和倒向信号的交点。，交叉点。
这是匹配携带差分信号的电线长度或迹线的重要性是一个原因：为了最大定时精度，您希望交叉点与逻辑转换完全对应，但当该对中的两个导体不等于时长度，传播延迟的差异会导致交叉点转移。
应用程序
目前有许多采用差分信号的接口标准。这些包括以下内容：
显然，通过在无数的现实应用中的实际应用中，已经证实了差分信号的理论优势。
路由差分迹线的基本PCB技术
最后，让我们学习如何在pcb上路由差分迹线的基础知识。路由差分信号可能有点复杂，但有一些基本规则可以使这个过程更简单。
长度和长度匹配 - 保持平等！
差分信号（理想地）幅度相等，极性相反。因此，在理想情况下，没有净返回电流将流过地。这种缺乏回报电流是一件好事，所以我们希望尽可能理想地保持一切，这意味着我们需要相同的长度为差异对中的两个迹线。
信号的上升/下降时间越高（不与信号频率混淆），您必须确保迹线具有相同的长度。您的布局程序可能包含一个功能，可帮助您微调差异对的迹线长度。如果您难以实现相同的长度，则可以使用“曲折”技术。
蜿蜒的痕迹的一个例子
宽度和间距 - 保持常量！
差动导体越接近，信号的耦合越好。生成的EMI将更有效地抵消，并且接收的EMI将更同样地耦合到两个信号中。所以尽量让他们真正靠近在一起。
您应该尽可能远离相邻信号远离差分对导体，以避免干扰。应根据目标阻抗选择迹线之间的宽度和空间，并且应在迹线的整个长度上保持恒定。因此，如果可能，迹线应在PCB周围行进时保持并行。
阻抗 - 最大限度地减少变化！
设计具有差分信号的PCB时最重要的事情之一是为应用程序找出目标阻抗，然后相应地布置差别对。而且，保持阻抗变化尽可能小。
阻碍你的微分线取决于一些因素，如道的宽度，道的耦合，铜的厚度，以及PCB的材料和层堆叠。当您试图避免任何改变微分对阻抗的事情时，请考虑每一个因素。
不要在平面铜层之间的间隙上路由高速信号，因为这也会影响阻抗。尽量避免地平面的不连续性。
布局建议 - 阅读，分析和过度思考它们！
并且，最后但并非最不重要的是，在路由差分迹线时，您必须做的一个非常重要的事情：获取发送或接收差分信号的芯片的数据表和/或应用笔记，通过布局建议阅读，并分析他们密切关注。这样，您可以在特定设计的约束内实现最佳布局。
结论
差分信令允许我们通过较低电压，良好的SNR，改善噪声的免疫力以及更高的数据速率来传输信息。另一方面，导体计数增加，系统将需要专门的发射器和接收器而不是标准数字IC。
如今，差分信号是许多标准的一部分，包括LVDS，USB，CAN，RS-485和以太网，因此我们都应该（至少）熟悉这项技术。如果您实际上设计了具有差分信号的PCB，请记住咨询相关的数据表和应用笔记，如果必要的话再次阅读本文！raybet开户
嗨，卡斯滕，tx的一篇伟大的文章，简短，清晰和有益的。
希望这不是一个愚蠢的问题，但我想知道为什么你提到的“snr自动增加了两个”那种“作为事后的一倍，而这似乎是平衡与SE的必要优势，例如，许多音频应用程序。关于，尤里
要读更多你。在纪念音频时可以引用你吗（当然是）？
嗨yuri，
谢谢你的反馈!
我认为愚蠢的问题不存在，只有不敢问的人。所以可以随意问！
是的，您是对的，改进的SNR是差分信号的基本优势，尤其是模拟音频应用。
但在本节中，我想指出DS的数字部分。为了获得更高的数据速率，减少功耗，更少的充电电容等，降低差分信号的电压。如果降低电压，您的SNR会变小。
在模拟音频应用中，这是一种不同的方法。你想有一个高信噪比你不想故意降低它，因为你失去了头部空间。我不知道这是否回答了你的问题?
我不知道我是否是一个好的参考。我只是有点轻…但如果你想的话，尽管去做。
欢呼卡斯滕
一个评论和一个问题:
注释:差异信令并不比单端信令少。事实上，这是很常见的，特别是当传输数字信号从一块板到另一块板，从芯片到芯片到芯片在同一板上高速数据传输。看看HSS(高速SERDES)是如何实现的，以及许多振荡器使用差分信号来提供干净的时钟。虽然单端信令仍然很常见，而且我认为这在短期内不会改变，但差分信令也是如此。与工程中的所有事情一样，用于实现解决方案的方法取决于需要解决的问题，单端信号和差分信号都只是工具箱中的工具。
问题：如果差分信号的正腿没有相同的地面参考，那么如何在噪声消除，场取消等方面完成差分信令的益处？如果两条腿都参考不同的地面，则一个人不能假设两个接地处于0V，从而消除了共模抑制效益。LVDS驱动程序确实可能有多个地销，但请不要将不同的场地连接到他们！此外，虽然差分信令理论很重要，但只有那些设计LVDS驱动程序的人都需要直接实现它们，而其他人将从用户的角度来使用它们。在用户的情况下，单个共同的地面绝对是我建议使用不同的地面。
谢谢,
约翰