[技术问答] 单片机的差分信号

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gygp 发表于 2025-9-23 20:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
差分信号的产生是由输入源发出信号后经过缓冲器和倒相器后,所产生的一对大小相等而极性相反信号。如果输入的是模拟信号,缓冲器就用运算放大器的同相跟随电路来实现,倒相器就用运算放大器的反相比例放大电路来实现。如果是数字信号,就用同相缓冲器和“非门”逻辑和来实现。



我们在电路板中会看到差分信号的电路排得非常的近而且紧密的平行线。因为差分信号在传输过程中难免不遇到其他的干扰信号,大家可以想象到把两根差分信号线始终在一起,在接受到干扰信号时,一般情况下两根信号线都会同时接受到干扰,因为它们太近了,收到的影响就是一样的,差值是不会改变的。





差分信号与普通的单端信号走线相比,主要的优势有以下几点:

因为两根差分走线之间的耦合很好,所以差分走线的抗干扰能力很强,当外界存在其他干扰时,几乎是同时被耦合到两条线上,信号的接收端要比较的只是两信号之间的差值是多少,所以外界干扰可以被完全抵消。



能有效抑制EMI,同样的道理,因为两根信号的极性相反,他们对外辐射的电磁场可以相互抵消,耦合的越紧密,泄放到外界的电磁能量越少。



时序定位精确,因为差分信号的开关变化是位于两个信号的交点,而不像普通单端信号主要是凭借高低两个阈值电压判断,所以基本上不受工艺和温度的影响,从而能有效的降低时序上的误差,同时也更适合于低幅度信号的电路。



在电路中我们如何才能保证差分走线具有良好的屏蔽何隔离呢?它们哥俩进没有关系,但是和其他的信号线要保持好距离,电磁场能量是随着距离呈平方关系递减的,线间距一般超过4 倍线宽时,它们之间的基本上就不会产生干扰了。此外,通过地平面的隔离也可以起到很好的屏蔽作用,这种结构在高频的(10G 以上)IC 封装 PCB 设计中经常会用采用,被称为 CPW 结构,可以保证严格的差分阻抗控制(2Z0)

桃乐丝 发表于 2025-10-2 18:15 | 显示全部楼层
单片机的差分信号是通过两根互补信号线传输的信号形式,两根线信号幅度相同、极性相反。相比单端信号,它抗干扰能力强,能抵消共模噪声,适合长距离或复杂电磁环境传输。常见于 CAN、RS485 等接口,需单片机配合差分收发器实现,可提升数据传输稳定性,多用于工业控制、汽车电子等对可靠性要求高的场景。
sesefadou 发表于 2025-10-3 09:02 | 显示全部楼层
单片机中的差分信号是一种​​通过两根互补信号线 传输数据​​的技术
caigang13 发表于 2025-10-3 10:12 来自手机 | 显示全部楼层
单片机相关的差分信号主要还是ADC外设吧
mikewalpole 发表于 2025-10-4 09:16 | 显示全部楼层
匹配传输线阻抗,吸收反射能量。              
mnynt121 发表于 2025-10-4 09:56 | 显示全部楼层
用于高速系统同步,减少时钟抖动。
juliestephen 发表于 2025-10-4 11:23 | 显示全部楼层
用于抑制共模噪声               
pmp 发表于 2025-10-4 12:57 | 显示全部楼层
差分信号通过比较两个信号的差值,能够有效消除共模噪声,适合在长距离传输或强干扰环境下使用
rosemoore 发表于 2025-10-4 15:12 | 显示全部楼层
差分信号的 GND 需单独布线,与数字地单点连接
primojones 发表于 2025-10-4 18:49 | 显示全部楼层
接收端通过比较两个信号的差值来判断逻辑状态“0”或“1”
maudlu 发表于 2025-10-4 21:00 | 显示全部楼层
通过时域反射仪测量传输线阻抗,定位阻抗突变点。
kmzuaz 发表于 2025-10-8 21:57 | 显示全部楼层
差分线附近的电源需添加高频去耦电容
北海道没有冬天 发表于 2025-10-9 21:15 | 显示全部楼层
单片机的差分信号是成对传输、相位相反的模拟 / 数字信号,通过两根线(如 A 与 A-)传输。相比单端信号,它能抵消共模噪声(如电磁干扰),延长传输距离、提升抗干扰能力,常用于高精度 ADC 采样、RS485 通信等场景。部分新唐 MCU(如带差分 ADC 的型号)支持差分信号输入,需按手册配置对应引脚与电路。
sesefadou 发表于 2025-10-11 20:12 | 显示全部楼层
差分信号在传输过程中能够有效抵抗外界的电磁干扰。
tpgf 发表于 2025-10-13 11:22 | 显示全部楼层
若使用的串口线质量差、已老化,可能导致信号传输不稳定甚至中断,影响超时判断的准确性
eefas 发表于 2025-10-14 17:01 | 显示全部楼层
接收端通过比较两者差值判断逻辑状态。
adolphcocker 发表于 2025-10-18 11:31 | 显示全部楼层
差分信号可以减少信号失真和误差              
mattlincoln 发表于 2025-10-18 14:59 | 显示全部楼层
共模噪声 同时影响两根线,接收端可抑制。
deliahouse887 发表于 2025-10-18 16:14 | 显示全部楼层
差分线布线规则​              
sdlls 发表于 2025-10-18 16:39 | 显示全部楼层
差分对布线应尽量靠近且等长,长度差一般控制在5mil以内,以减少相位差和信号失真
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