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    • 三、单端信号和差分信号的优缺点比较
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【技术贴】如何分辨单端信号&差分信号

2023/12/08
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一、单端信号

单端信号是相对于差分信号而言的,单端输入指信号由一个参考端和一个信号端构成,参考端一般为地端。

单端信号的特点

1.传输距离有限:由于单端信号只通过单个的传输线路传输,信号传输时会遇到传输距离 (传输线路长度)限制,这会使信号传输质量下降,从而导致信号失真、噪声干扰等。

2.千扰较大: 单端信号传输过程中会遇到各种T扰,如电磁场干扰、信号叠加千扰等。这些干扰因素会使单端信号传输的质量受到很大的影响,从而影响到整个系统的性能。

3.支持的带宽有限:由于单端信号在传输时只经过一个导线,所以它们的支持带宽相对较低。

4.价格较为便宜或是免费: 单端传输是目前大部分的通信设备的基本传输方式,使用范围非常广泛。

二、差分信号

严格意义上来说,所有的电压信号都是“差分”的,因为一个电压总是相对另一个电压而言。但大部分情况下,我们会把“地”作为电压基准点,从而测得另一个电压值,这种信号被称为单端信号。由于是和“地”做比较,单端信号在PCB上的表现通常只有一根导线。

差分传输是一种信号传输的技术,区别于传统的一根信号线一根地线的做法(单端信号),差分传输在这两根线上都传输信号,这两个信号的振幅相等,相位相反。在这两根线上传输的信号就是差分信号。

差分信号的特点1.抗噪声和千扰:差分信号可以有效抵御一些环境中的电磁噪声和千扰信号,因为它们只关心差分信号的变化而不关心绝对值变化,而千扰信号对于差分信号的两个输入端口都是等效的。

2.支持的带宽宽:由于差分信号需要两条导线传输,所以它们的支持带宽相对较高,因此可以在高速数据传输、高速信号处理和高分辨率图像传输等方面发挥重要作用。

3.精度高: 差分信号在进行信号传输时,可以保证信号的精度高和可靠性强。

4.价格较高:相比较单端信号,差分信号及其传输设备的价格比较昂贵。

差分探头

常见差分信号1. USB:通用串行总线(Universal Serial Bus,USB),是连接计算机系统与外部设备的一种串口总线标准,也是一种输入输出接口的技术规范,被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通讯产品,并扩展至摄影器材、数字电视(机顶盒)、游戏机等其它相关领域。USB协议定义由两根差分信号传输数字信号阻抗为90欧姆。对于高速数字信号的完整性来说,控制差分信号的阻抗非常重要,因为差分阻抗影响差分信号的眼图信号带宽、信号抖动和信号线上的干扰电压。相关推荐:USB3.0 信号完整性测试及USB3.0 TX & RX案例分享USB产品信号完整性测试-USB眼图测试

2. MIPI移动行业处理器接口( Mobile Industry Processor Interface ) ,MIPI联盟定义了一系列手机内部接口标准,如摄像头接口CSI、显示接口DSI、射频接口、麦克风接口等。专门在高速模式下采用低振幅信号摆幅,针对功率敏感型应用量身定做。采用差分信号传输,传输线差分阻抗100欧姆。相关推荐:【案例分享】启威测实测案例带你了解MIPI-CSI信号一致性测试

3.HDMI:高清晰度多媒体接口(High Definition Multimedia Interface),是一种数字化音视频接口技术,适合影像传输的专用型数字化接口,它由4对差分线组成。相关推荐:【案例分享】HDMI 2.1 Source端信号完整性测试案例,附HDMI 2.1眼图测试报告【案例分享】什么是HDMI 1.4 ?启威测实测案例带你了解 HDMI 1.4 信号测试!

三、单端信号和差分信号的优缺点比较

1.差分信号在抗千扰方面优于单端信号,但差分信号需要2个传输导线,所以单端信号在价格更为便宜方面胜出。2.差分信号可以传输更宽的带宽,所以差分信号适合在高速通信方面使用单端信号则更适用于低速通信。3.单端信号传输距离有限,差分信号传输长度通常较长,可以在较长的距离内进行传输。4.如需在电路中采用差分信号,则需要使用专门的差分晶体管、差分运算放大器等器件,价格较高。

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