【技術(shù)貼】如何分辨單端信號(hào)&差分信號(hào)

一、單端信號(hào)

單端信號(hào)是相對(duì)于差分信號(hào)而言的，單端輸入指信號(hào)由一個(gè)參考端和一個(gè)信號(hào)端構(gòu)成，參考端一般為地端。

單端信號(hào)的特點(diǎn)

1.傳輸距離有限：由于單端信號(hào)只通過單個(gè)的傳輸線路傳輸，信號(hào)傳輸時(shí)會(huì)遇到傳輸距離 (傳輸線路長(zhǎng)度)限制，這會(huì)使信號(hào)傳輸質(zhì)量下降，從而導(dǎo)致信號(hào)失真、噪聲干擾等。

2.千擾較大: 單端信號(hào)傳輸過程中會(huì)遇到各種T擾，如電磁場(chǎng)干擾、信號(hào)疊加千擾等。這些干擾因素會(huì)使單端信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量受到很大的影響，從而影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能。

3.支持的帶寬有限：由于單端信號(hào)在傳輸時(shí)只經(jīng)過一個(gè)導(dǎo)線，所以它們的支持帶寬相對(duì)較低。

4.價(jià)格較為便宜或是免費(fèi)：?單端傳輸是目前大部分的通信設(shè)備的基本傳輸方式，使用范圍非常廣泛。

二、差分信號(hào)

嚴(yán)格意義上來說，所有的電壓信號(hào)都是“差分”的，因?yàn)橐粋€(gè)電壓總是相對(duì)另一個(gè)電壓而言。但大部分情況下，我們會(huì)把“地”作為電壓基準(zhǔn)點(diǎn)，從而測(cè)得另一個(gè)電壓值，這種信號(hào)被稱為單端信號(hào)。由于是和“地”做比較，單端信號(hào)在PCB上的表現(xiàn)通常只有一根導(dǎo)線。

差分傳輸是一種信號(hào)傳輸?shù)募夹g(shù)，區(qū)別于傳統(tǒng)的一根信號(hào)線一根地線的做法（單端信號(hào)），差分傳輸在這兩根線上都傳輸信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)的振幅相等，相位相反。在這兩根線上傳輸?shù)男盘?hào)就是差分信號(hào)。

差分信號(hào)的特點(diǎn)1.抗噪聲和千擾：差分信號(hào)可以有效抵御一些環(huán)境中的電磁噪聲和千擾信號(hào)，因?yàn)樗鼈冎魂P(guān)心差分信號(hào)的變化而不關(guān)心絕對(duì)值變化，而千擾信號(hào)對(duì)于差分信號(hào)的兩個(gè)輸入端口都是等效的。

2.支持的帶寬寬：由于差分信號(hào)需要兩條導(dǎo)線傳輸，所以它們的支持帶寬相對(duì)較高，因此可以在高速數(shù)據(jù)傳輸、高速信號(hào)處理和高分辨率圖像傳輸?shù)确矫姘l(fā)揮重要作用。

3.精度高：?差分信號(hào)在進(jìn)行信號(hào)傳輸時(shí)，可以保證信號(hào)的精度高和可靠性強(qiáng)。

4.價(jià)格較高：相比較單端信號(hào)，差分信號(hào)及其傳輸設(shè)備的價(jià)格比較昂貴。

差分探頭

常見差分信號(hào)1. USB：通用串行總線（Universal Serial Bus，USB），是連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與外部設(shè)備的一種串口總線標(biāo)準(zhǔn)，也是一種輸入輸出接口的技術(shù)規(guī)范，被廣泛地應(yīng)用于個(gè)人電腦和移動(dòng)設(shè)備等信息通訊產(chǎn)品，并擴(kuò)展至攝影器材、數(shù)字電視（機(jī)頂盒）、游戲機(jī)等其它相關(guān)領(lǐng)域。USB協(xié)議定義由兩根差分信號(hào)傳輸數(shù)字信號(hào)，阻抗為90歐姆。對(duì)于高速數(shù)字信號(hào)的完整性來說，控制差分信號(hào)的阻抗非常重要，因?yàn)椴罘肿杩褂绊懖罘中盘?hào)的眼圖、信號(hào)帶寬、信號(hào)抖動(dòng)和信號(hào)線上的干擾電壓。相關(guān)推薦：USB3.0 信號(hào)完整性測(cè)試及USB3.0 TX & RX案例分享USB產(chǎn)品信號(hào)完整性測(cè)試-USB眼圖測(cè)試

2. MIPI：移動(dòng)行業(yè)處理器接口( Mobile Industry Processor Interface )?，MIPI聯(lián)盟定義了一系列手機(jī)內(nèi)部接口標(biāo)準(zhǔn)，如攝像頭接口CSI、顯示接口DSI、射頻接口、麥克風(fēng)接口等。專門在高速模式下采用低振幅信號(hào)擺幅，針對(duì)功率敏感型應(yīng)用量身定做。采用差分信號(hào)傳輸，傳輸線差分阻抗100歐姆。相關(guān)推薦：【案例分享】啟威測(cè)實(shí)測(cè)案例帶你了解MIPI-CSI信號(hào)一致性測(cè)試

3.HDMI：高清晰度多媒體接口（High Definition Multimedia Interface），是一種數(shù)字化音視頻接口技術(shù)，適合影像傳輸?shù)膶Ｓ眯蛿?shù)字化接口，它由4對(duì)差分線組成。相關(guān)推薦：【案例分享】HDMI 2.1 Source端信號(hào)完整性測(cè)試案例，附HDMI 2.1眼圖測(cè)試報(bào)告【案例分享】什么是HDMI 1.4 ？啟威測(cè)實(shí)測(cè)案例帶你了解 HDMI 1.4 信號(hào)測(cè)試！

三、單端信號(hào)和差分信號(hào)的優(yōu)缺點(diǎn)比較

1.差分信號(hào)在抗千擾方面優(yōu)于單端信號(hào)，但差分信號(hào)需要2個(gè)傳輸導(dǎo)線，所以單端信號(hào)在價(jià)格更為便宜方面勝出。2.差分信號(hào)可以傳輸更寬的帶寬，所以差分信號(hào)適合在高速通信方面使用，單端信號(hào)則更適用于低速通信。3.單端信號(hào)傳輸距離有限，差分信號(hào)傳輸長(zhǎng)度通常較長(zhǎng)，可以在較長(zhǎng)的距離內(nèi)進(jìn)行傳輸。4.如需在電路中采用差分信號(hào)，則需要使用專門的差分晶體管、差分運(yùn)算放大器等器件，價(jià)格較高。