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    單端信號和差分信號有什么區別?

      發布時間: 2022-12-21      瀏覽量:53
    單端探頭

      一、單端信號

      單端信號是相對于差分信號而言的,單端輸入指信號有一個參考端和一個信號端構成,參考端一般為地端。

      

    圖片1.jpg



      二、差分信號

      差分傳輸是一種信號傳輸的技術,區別于傳統的一根信號線一根地線的做法(單端信號),差分傳輸在這兩根線上都傳輸信號,這兩個信號的振幅相等,相位相反。在這兩根線上傳輸的信號就是差分信號。

      

    圖片2.jpg


      三、單端與差分信號比較

      差分信號與單端信號走線的做法相比.

      優點:

      1、抗干擾能力強。干擾噪聲一般會等值、同時的被加載到兩根信號線上,而其差值為0,即,噪聲對信號的邏輯意義不產生影響。

      2、能有效抑制電磁干擾(EMI)。由于兩根線靠得很近且信號幅值相等,這兩根線與地線之間的耦合電磁場的幅值也相等,同時他們的信號極性相反,其電磁場將相互抵消。因此對外界的電磁干擾也小。

      3、時序定位準確。差分信號的接受端是兩根線上的信號幅值之差發生正負跳變的點,作為判斷邏輯0/1跳變的點的。而普通單端信號以閾值電壓作為信號邏輯0/1的跳變點,受閾值電壓與信號幅值電壓之比的影響較大,不適合低幅度的信號。

      缺點:

      00001. 若電路板的面積非常緊張,單端信號可以只有一根信號線,地線走地平面,而差分信號一定要走兩根等長、等寬、緊密靠近、且在同一層面的線。這樣的情況常常發生在芯片的管腳間距很小,以至于只能穿過一根走線的情況下。

      四、異同分析

      

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      1、基本區別

      不說理論上的定義,說實際的。單端信號指的是用一個線傳輸的信號,一根線沒參考點怎么會有信號呢?easy,參考點就是地啊。也就是說,單端信號是在一跟導線上傳輸的與地之間的電平差。那么當你把信號從A點傳遞到B點的時候,有一個前提就是A點和B點的地電勢應該差不多是一樣的,為啥說差不多呢,后面再詳細說。

      差分信號指的是用兩根線傳輸的信號,傳輸的是兩根信號之間的電平差。當你把信號從A點傳遞到B點的時候,A點和B點的地電勢可以一樣也可以不一樣,但是A點和B點的地電勢差有一個范圍,超過這個范圍就會出問題了。

      2、傳輸上的差別

      單端信號的優點是,省錢、方便。大部分的低頻電平信號都是使用單端信號進行傳輸的。一個信號一根線,最后,把兩邊的地用一根線一連,完事。缺點在不同應用領域暴露的不一樣,歸結起來,最主要的一個方面就是,抗干擾能力差。

      首先說最大的一個問題,地電勢差以及地一致性。大家都認為地是0V,實際上,真正的應用中地是千奇百怪變化莫測的一個東西。比如A點到B點之間,有那么一根線,用來連接兩個系統之間的地,那么如果這根線上的電流很大時,兩點間的地電勢可能就不可忽略了,這樣一個信號,從A的角度看起來是1V,從B的角度看起來可能只有0.8V了,這可不是一個什么好事情,這就是地電勢差對單端信號的影響。

      接著說地一致性。實際上很多時候這個地上由于電流忽大忽小,布局結構遠遠近近, 地上會產生一定的電壓波動,這也會影響單端信號的質量。

      差分信號在這一點有優勢,由于兩個信號都是相對于地的 ,當地電勢發生變化時,兩個信號同時上下浮動(當然是理想狀態下), 差分兩根線之間的電壓差卻很少發生變化,這樣信號質量不久高了嗎?其次就是傳輸過程中的干擾,當一根導線穿過某個線圈時,且這根線圈上通著交流電時,這根導線上會產生感應電動勢。

      好簡單的道理,實際上工業現場遇到的大部分。問題就是這么簡單,可是你無法抗拒~ 如果是單端信號,產生多少,就是多少,這就是噪聲你毫無辦法。但是如果是差分信號,你就可以考慮拉,為啥呢,兩根導線是平行傳輸的, 每根導線上產生的感應電動勢不是一樣嗎,兩個一減,他不久沒了嗎~ 確實,同樣的情況下,傳輸距離較長時,差分信號具有更強的驅動能力、更強的抗干擾能力,同樣的,當你傳輸的信號會對其他設備有干擾時,差分信號也比單端信號產生的信號相對小,也就是常說的EMI特性。

      3、使用時需要注意的

      由于差分比單端有不少好處,在模擬信號傳輸中很多人愿意使用差分信號,比如橋式應變片式力傳感器,其輸出信號滿量程時有的也只有2mV,如果使用單端信號傳輸,那么這個信號只要電源的紋波就能把他吃光。所以實際上,都是用儀表運方進行放大后,再進行處理。而儀表運方正是處理差分信號最有力的幾個工具之一。

      但是,使用差分信號時,一定要注意一個問題,共模電壓范圍。也就是說,這兩根線上的電壓,相對于系統的地,還是不能太大。你傳輸0.1V的信號沒問題,但是如果一根是 1000.0 另外一根是 1000.1,那就不好玩了,問題在于,在很多場合下使用差分信號都是為了不讓兩個系統的地簡單的共在一起,更不能把差分信號中的一根直接接在本地系統的地上,那不白費勁嗎 —— 又成單端了,那么如何抑制共模電壓呢?

      其實也挺簡單的,將兩根線都通過一個足夠大的電阻,連接到系統的地上。這就像一根拴在風箏上的線,我在地上跑跑跳跳,不會影響風箏的高度 但是你永遠逃不出我的視線,而我的視線,在電子行業,叫共模電壓范圍。最后,回答一個網友的問題:單端轉差分怎么轉。單單將單端信號用反向跟隨器跟隨并不是不行,但是差分信號被平白的放大了2倍,常見的用儀表運方+普通運方搭建的單端轉差分是個很好的例子。

    以上就是關于單端信號和差分信號的區別,如您使用中還有其他問題,歡迎登陸西安普科電子科技m.nallarasam.com

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