差分信號的概念

差分信號，英文名稱為differential Signal，是現在很常見的傳輸方式，在PCB板子上很容易見到。

它使用兩條傳輸線路，傳輸變化幅度相等，相位反相的兩路信號，兩路信號通常還會有一個相等的直流電平。

和單端信號相比，差分信號可以大幅度提高信號傳輸過程中的抗干擾能力。因為環境噪聲或者干擾信號會同時影響到兩路差分信號，而因為在接收端，響應的是兩路信號的差值，對共模噪聲有抑制作用，所以這些噪聲或者干擾在接收端會抵消。如下圖所示。

差分信號的優缺點

差分信號具有以下優點：

(1) 抗干擾能力強。

這點上面也有提及，即共模噪聲或者干擾信號，都會同時施加到兩根信號線上，其差值為0。差分系統的接收端只對信號之間的差值響應，所以噪聲不會對差分信號產生影響。

(2) 減少對外界的干擾。

因為兩路差分線靠的很近，且信號幅值相等，相位相反，所以兩者產生的電磁場有一部分會相互抵消，減少對外界的干擾。

(3) 時序定位準確。

差分信號是以兩路信號幅值之差發生正負跳變的點作為判別依據的，而單端信號是以閾值電壓作為判別依據的。所以差分信號適合低幅度的傳輸。

比如，常用到差分接口信號LVDS，其信號幅度范圍為250mV~400mV，常用到的LVCMOS接口信號，一般幅度為1.8V或者3.3V。

差分信號也有如下缺點：

(1) 差分信號與單端信號相比，要多走一根線，增加了PCB的面積。

(2) 布線的時候，對兩根線的對稱性要求很高，否則會降低噪聲抑制的效果。

(3) 測試的時候，也要比單端信號的測試繁瑣。

差分信號的實現

那怎樣把單端信號變成差分信號呢，最簡單的方法，就是用變壓器，如下圖所示。這也是ADC前端經常用到的電路拓撲結構。

審核編輯：湯梓紅