差分信號(hào)怎么產(chǎn)生的

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，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。在這兩根線上的傳輸?shù)男盘?hào)就是差分信號(hào)。

所謂差分信號(hào)，本質(zhì)是兩個(gè)電壓信號(hào)的差值，具體要滿足以下兩個(gè)特點(diǎn)，如圖所示：

（1）兩個(gè)電壓信號(hào)的幅值（大小）相等，相位相差180°（即方向相反）。

（2）兩個(gè)信號(hào)要具有相同的直流電壓VCM（即參考電勢(shì)）。

差分信號(hào)原理圖

差分信號(hào)是通過(guò)將兩個(gè)信號(hào)的差值作為輸出得到的信號(hào)。具體而言，差分信號(hào)的產(chǎn)生涉及以下步驟：

1. 獲取兩個(gè)原始信號(hào)：首先需要獲取兩個(gè)原始信號(hào)，可以是電壓、電流、聲音等信號(hào)的表示形式。

2. 信號(hào)偏置消除：為了確保兩個(gè)原始信號(hào)之間沒(méi)有直流偏置，需要進(jìn)行信號(hào)偏置消除。這可以通過(guò)減去兩個(gè)信號(hào)的平均值來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3. 信號(hào)相減：將經(jīng)過(guò)偏置消除的兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行相減操作，即一個(gè)信號(hào)減去另一個(gè)信號(hào)。

4. 差分信號(hào)輸出：將信號(hào)相減得到的結(jié)果作為差分信號(hào)輸出。

差分信號(hào)在許多應(yīng)用中都具有重要意義，特別是在信號(hào)處理、電路設(shè)計(jì)和通信系統(tǒng)中。差分信號(hào)的主要優(yōu)勢(shì)是可以有效地抵消噪聲和干擾，提高信號(hào)的抗干擾能力和傳輸質(zhì)量。

差分信號(hào)的種類和電平標(biāo)準(zhǔn)

差分信號(hào)按照信號(hào)類型不同可以分為模擬差分信號(hào)和數(shù)字差分信號(hào)兩種類型。

1. 模擬差分信號(hào)：模擬差分信號(hào)指的是兩個(gè)信號(hào)之間的差值為模擬信號(hào)，其典型應(yīng)用是在高速數(shù)據(jù)傳輸中，例如在超長(zhǎng)距離傳輸、高速攝像機(jī)和音頻應(yīng)用中廣泛使用。模擬差分信號(hào)的電平標(biāo)準(zhǔn)有許多種，如RS-422、RS-485、LVDS等。

2. 數(shù)字差分信號(hào)：數(shù)字差分信號(hào)指的是兩個(gè)信號(hào)之間的差值為數(shù)字信號(hào)，其常用于數(shù)字電路、計(jì)算機(jī)總線和互連應(yīng)用中。數(shù)字差分信號(hào)的電平標(biāo)準(zhǔn)有許多種，如USB、Ethernet、HDMI、DisplayPort等。其中，HDMI和DisplayPort是高清視頻傳輸中最常用的數(shù)字差分信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，它們能夠提供高品質(zhì)的音視頻傳輸，同時(shí)支持高分辨率和高刷新率等特性。

總的來(lái)說(shuō)，差分信號(hào)在不同領(lǐng)域和應(yīng)用中有著不同的電平標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求。選擇合適的差分信號(hào)電平標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用技術(shù)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的傳輸和通信具有非常重要的作用。

差分信號(hào)的優(yōu)勢(shì)分析

差分信號(hào)的第一個(gè)好處是，因?yàn)槟阍诳刂啤鶞?zhǔn)’電壓，所以能夠很容易地識(shí)別小信號(hào)。在一個(gè)地做基準(zhǔn)，單端信號(hào)方案的系統(tǒng)里，測(cè)量信號(hào)的精確值依賴系統(tǒng)內(nèi)‘地’的一致性。信號(hào)源和信號(hào)接收器距離越遠(yuǎn)，他們局部地的電壓值之間有差異的可能性就越大。從差分信號(hào)恢復(fù)的信號(hào)值在很大程度上與‘地’的精確值無(wú)關(guān)，而在某一范圍內(nèi)。

差分信號(hào)的第二個(gè)主要好處是，它對(duì)外部電磁干擾（EMI）是高度免疫的。一個(gè)干擾源幾乎相同程度地影響差分信號(hào)對(duì)的每一端。既然電壓差異決定信號(hào)值，這樣將忽視在兩個(gè)導(dǎo)體上出現(xiàn)的任何同樣干擾。除了對(duì)干擾不大靈敏外，差分信號(hào)比單端信號(hào)生成的 EMI 還要少。

差分信號(hào)提供的第三個(gè)好處是，在一個(gè)單電源系統(tǒng)，能夠從容精確地處理‘雙極’信號(hào)。為了處理單端，單電源系統(tǒng)的雙極信號(hào)，我們必須在地和電源干線之間某任意電壓處（通常是中點(diǎn)）建立一個(gè)虛地。用高于虛地的電壓來(lái)表示正極信號(hào)，低于虛地的電壓來(lái)表示負(fù)極信號(hào)。

審核編輯：黃飛