40、差分信号技术全面解析

差分信号技术全面解析

1. 差分信号基础

1.1 差分与共模信号

差分信号和共模信号用于描述双线传输系统中的电压和电流。差分电压是用电气仪器跨接在两根线上读取的电压，而奇模电压是一种数学构造，在某些情况下可简化计算。

外部射频干扰等同等影响差分对两根线的噪声会感应出共模（偶模）信号，但不会产生差模（奇模）信号。一个好的差分接收器只感应差分信号，因此能免疫这种类型的噪声。

1.2 速度特性

在具有均匀电介质（如带状线）的配置中，差分和共模（也即奇模和偶模）信号的传播速度相等。然而，具有非均匀电介质（如微带线）的配置支持两种模式略有不同的传播速度。只要模式之间的耦合不大，并且接收器仅对信号的差分分量敏感，这种差异的影响就不是很大。

理论上，在以下情况下可能会观察到速度差异带来的有害影响：
1. 创建差分信号。
2. 部分信号无意中转换为共模信号。
3. 差模和共模信号独立传播，以略有不同的速度到达长传输线的远端。
4. 共模信号无意中转换回差模信号。

在这种情况下，接收器将感知到两个具有略有不同的时序和幅度的入射波形的叠加。

1.3 共模平衡

共模平衡是应用于差分传输系统的一个术语，它是系统中共模与差模信号幅度的比率。一个没有共模分量的完美差分系统是完全平衡的（即两根线上的信号完全相反）。

在计算共模平衡比时，通常只参考共模信号的交流分量。例如，一对完美互补的3.3V TTL信号可能共享1.65V的共模直流偏移，但共模交流电压（变化部分）可能仍然非常小。

共模平衡比通常用分贝