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。
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。