差分信號(hào)和差模信號(hào)的區(qū)別聯(lián)系

在電路與傳輸中，信號(hào)可以用多種方式進(jìn)行傳遞。其中包括差分信號(hào)和差模信號(hào)。差分信號(hào)和差模信號(hào)，可以用于很多的應(yīng)用，例如在通信、功率放大器和模擬電路等領(lǐng)域中，起著非常重要的作用。這篇文章將深入探討這兩種信號(hào)并從不同的角度比較它們的差異。

差分信號(hào)(Differential Signal)

差分信號(hào)又稱為微分信號(hào)，是指由兩個(gè)相反方向、大小一致并且共享同一地點(diǎn)的信號(hào)組成的。這兩個(gè)信號(hào)分別稱為正向信號(hào)和反向信號(hào)。差分信號(hào)只有在信號(hào)端和接收端兩個(gè)點(diǎn)是完全對(duì)稱的時(shí)候，它才能正確傳遞信號(hào)，并達(dá)到最好的性能表現(xiàn)。

在差分信號(hào)中，信號(hào)的大小是通過(guò)對(duì)正負(fù)兩個(gè)信號(hào)之間的差異進(jìn)行比較得到的。這兩個(gè)信號(hào)在傳輸過(guò)程中，可能會(huì)受到干擾和噪聲的影響，不過(guò)由于其特有的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造方式，它仍然能夠保持相對(duì)較高的信噪比。差分信號(hào)廣泛應(yīng)用于以太網(wǎng)、USB、LVDS、UART和許多其他通信協(xié)議中，在這些領(lǐng)域中，它是一種可靠的高速傳輸方式。

差分信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)

1. 抗干擾能力強(qiáng)。

差分信號(hào)的兩個(gè)信號(hào)在傳輸過(guò)程中，產(chǎn)生的電磁場(chǎng)具有相等的磁矢量但反向的電矢量。這樣不論是在傳輸線上，還是其他外部電磁場(chǎng)的干擾下，差分信號(hào)的電磁場(chǎng)具有相等的干擾程度，因此它具有很強(qiáng)的抗干擾能力。

2. 適用于長(zhǎng)距離傳輸。

差分信號(hào)傳輸時(shí)，正反兩個(gè)信號(hào)在傳輸線上的電場(chǎng)互相取消，因此不會(huì)在傳輸中產(chǎn)生“漂移”（drift）現(xiàn)象，從而允許差分信號(hào)傳輸千米以上的距離。

3. 具備高速傳輸能力。

差分信號(hào)傳輸速率快，能夠支持Gb/s級(jí)別的數(shù)據(jù)傳輸。并且在傳輸線路設(shè)計(jì)的時(shí)候，差分信號(hào)的接口可以進(jìn)行差分阻抗匹配，進(jìn)一步提高其傳輸速率。

4. 具有低電磁輻射。

因?yàn)椴罘中盘?hào)傳輸時(shí)電磁輻射是互相抵消的，而傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的電磁輻射會(huì)對(duì)其他電器設(shè)備造成干擾，于是采用差分信號(hào)傳輸可以有效抑制電磁輻射，并減小對(duì)外界造成的干擾。

差模信號(hào)(Common Mode Signal)

差模信號(hào)也稱為共模信號(hào)，是指兩個(gè)信號(hào)以相同方向和同步向偏離某個(gè)公共點(diǎn)上。簡(jiǎn)單來(lái)講，差模信號(hào)是指在某個(gè)電路中，兩個(gè)信號(hào)以相同方向移動(dòng)，即同時(shí)向上或同時(shí)向下。

與差分信號(hào)不同，差模信號(hào)是指兩個(gè)信號(hào)傳遞到接收端之前的總合或平均電壓的大小。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)差分測(cè)量，可以輕松地得出差模信號(hào)的大小，并且可以隔離掉差模信號(hào)對(duì)差分信號(hào)的干擾。

差模信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)

1. 提高信噪比。

當(dāng)差模噪聲分量進(jìn)入整體信號(hào)電路時(shí)，它們會(huì)在所有信號(hào)路徑中添加相同的信號(hào)。因此，通過(guò)從總合中剔除該信號(hào)，可以獲得更好的信噪比。相比之下，使用傳遞差分信號(hào)的傳輸線路時(shí)，差模信號(hào)在傳輸途中被削弱或完全消失，這是因?yàn)閭鬏斁€路本身對(duì)差分信號(hào)是按對(duì)立狀態(tài)工作的。

2. 減少互聯(lián)電纜數(shù)量。

差模信號(hào)只需要傳輸一個(gè)信號(hào)（總合信號(hào)或平均值），因此較於傳輸差分信號(hào)時(shí)，需要的互連電纜數(shù)量會(huì)更少，從而降低成本。這也更容易控制電路的成本。

擴(kuò)展：差分信號(hào)和差模信號(hào)的一些區(qū)別

1. 差分信號(hào)是由兩個(gè)相對(duì)反向、大小一致但有向共同的信號(hào)構(gòu)成，而差模信號(hào)是由兩個(gè)相同偏差大小、同向移動(dòng)，并且共享同一地點(diǎn)的信號(hào)而形成的。

2. 差模信號(hào)是一般信號(hào)電路中存在的，而差分信號(hào)在通信電路中使用更為廣泛。

3. 差分信號(hào)傳輸是有兩對(duì)導(dǎo)線，而差模信號(hào)傳輸只使用一對(duì)導(dǎo)線。

4. 差分信號(hào)強(qiáng)調(diào)在兩個(gè)信號(hào)之間存在的差異，而差模信號(hào)的目的是削弱信號(hào)之間的共性。

總結(jié)

差分信號(hào)和差模信號(hào)在電路與傳輸中都有著重要的應(yīng)用。雖然它們看似是非常相似的信號(hào)，但是它們?cè)跇?gòu)造方式、傳輸線路和電路控制方面等方面有很大的差異。差分信號(hào)可以通過(guò)消除噪聲和提高帶寬等特性在高速、長(zhǎng)距離的數(shù)字或模擬信號(hào)傳輸中發(fā)揮作用；而差模信號(hào)可以用于減少?gòu)幕ヂ?lián)電纜和外部設(shè)備中產(chǎn)生的干擾，從而提高信噪比和信號(hào)品質(zhì)。在實(shí)際的應(yīng)用中，差分信號(hào)和差模信號(hào)應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行選擇，以達(dá)到適合特定場(chǎng)景的最佳性能。