如何分辨单端信号和差分信号？

时间： 2023-12-09 来源：启威测微信公众号

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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。

差分探头

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。

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。

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。

三、单端信号和差分信号的优缺点比较

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。
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。
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。
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。

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