单端信号与差分信号的区别

1. 传输方式

• 差分信号：
  通过 两根信号线 传输相位相反的信号（如 +V 和 -V），接收端通过计算两线电压差（V+ - V-）还原数据。

• 单端信号：
  仅通过 一根信号线 传输信号，以公共地线（GND）为参考基准判断电平高低。

2. 抗干扰能力

• 差分信号：
  • 对 共模噪声（同时耦合到两根线的干扰）天然免疫，因接收端仅关心差值。
  • 适合电磁环境复杂、工业干扰多的场景。
• 单端信号：

  • 地线易受干扰（如电机、电源线噪声），导致信号畸变。

  • 抗干扰能力弱，适合短距离或低干扰环境。

3. 传输距离

• 差分信号：
  • 长距离传输衰减小，支持数百米（如RS-485标准）。
  • 支持多节点总线拓扑（如工业传感器网络）。
• 单端信号：

  • 传输距离短（如RS-232通常≤15米）。

  • 长距离易因干扰或衰减导致数据错误。

4. 电磁辐射（EMI）

• 差分信号：
  • 两线电流方向相反，磁场相互抵消，辐射低。
  • 符合严格电磁兼容（EMC）标准。
• 单端信号：

  • 单线电流突变易产生辐射，可能干扰周边设备。

5. 成本与复杂度

• 差分信号：
  • 需两根线，硬件复杂度略高。
  • 接收器设计复杂（需差分放大器）。
• 单端信号：

  • 仅需单线，成本低、实现简单。

  • 常见于低成本设备（如传统GPIO、RS-232）。

6. 典型应用场景

对比

总结：如何选择？

• 优先差分信号：
  需长距离传输、高抗干扰性（如工业现场）、多节点总线。
• 优先单端信号：
  成本低、距离短（如板内通信）、电磁环境干净。