差分信號怎么產生的

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，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。在這兩根線上的傳輸的信號就是差分信號。

所謂差分信號，本質是兩個電壓信號的差值，具體要滿足以下兩個特點，如圖所示：

（1）兩個電壓信號的幅值（大小）相等，相位相差180°（即方向相反）。

（2）兩個信號要具有相同的直流電壓VCM（即參考電勢）。

差分信號原理圖

差分信號是通過將兩個信號的差值作為輸出得到的信號。具體而言，差分信號的產生涉及以下步驟：

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

2. 信號偏置消除：為了確保兩個原始信號之間沒有直流偏置，需要進行信號偏置消除。這可以通過減去兩個信號的平均值來實現。

3. 信號相減：將經過偏置消除的兩個信號進行相減操作，即一個信號減去另一個信號。

4. 差分信號輸出：將信號相減得到的結果作為差分信號輸出。

差分信號在許多應用中都具有重要意義，特別是在信號處理、電路設計和通信系統中。差分信號的主要優勢是可以有效地抵消噪聲和干擾，提高信號的抗干擾能力和傳輸質量。

差分信號的種類和電平標準

差分信號按照信號類型不同可以分為模擬差分信號和數字差分信號兩種類型。

1. 模擬差分信號：模擬差分信號指的是兩個信號之間的差值為模擬信號，其典型應用是在高速數據傳輸中，例如在超長距離傳輸、高速攝像機和音頻應用中廣泛使用。模擬差分信號的電平標準有許多種，如RS-422、RS-485、LVDS等。

2. 數字差分信號：數字差分信號指的是兩個信號之間的差值為數字信號，其常用于數字電路、計算機總線和互連應用中。數字差分信號的電平標準有許多種，如USB、Ethernet、HDMI、DisplayPort等。其中，HDMI和DisplayPort是高清視頻傳輸中最常用的數字差分信號標準，它們能夠提供高品質的音視頻傳輸，同時支持高分辨率和高刷新率等特性。

總的來說，差分信號在不同領域和應用中有著不同的電平標準和技術要求。選擇合適的差分信號電平標準和應用技術，對于實現高質量的傳輸和通信具有非常重要的作用。

差分信號的優勢分析

差分信號的第一個好處是，因為你在控制‘基準’電壓，所以能夠很容易地識別小信號。在一個地做基準，單端信號方案的系統里，測量信號的精確值依賴系統內‘地’的一致性。信號源和信號接收器距離越遠，他們局部地的電壓值之間有差異的可能性就越大。從差分信號恢復的信號值在很大程度上與‘地’的精確值無關，而在某一范圍內。

差分信號的第二個主要好處是，它對外部電磁干擾（EMI）是高度免疫的。一個干擾源幾乎相同程度地影響差分信號對的每一端。既然電壓差異決定信號值，這樣將忽視在兩個導體上出現的任何同樣干擾。除了對干擾不大靈敏外，差分信號比單端信號生成的 EMI 還要少。

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

審核編輯：黃飛