差分信號和差模信號的區(qū)別聯(lián)系

在電路與傳輸中，信號可以用多種方式進(jìn)行傳遞。其中包括差分信號和差模信號。差分信號和差模信號，可以用于很多的應(yīng)用，例如在通信、功率放大器和模擬電路等領(lǐng)域中，起著非常重要的作用。這篇文章將深入探討這兩種信號并從不同的角度比較它們的差異。

差分信號(Differential Signal)

差分信號又稱為微分信號，是指由兩個相反方向、大小一致并且共享同一地點(diǎn)的信號組成的。這兩個信號分別稱為正向信號和反向信號。差分信號只有在信號端和接收端兩個點(diǎn)是完全對稱的時候，它才能正確傳遞信號，并達(dá)到最好的性能表現(xiàn)。

在差分信號中，信號的大小是通過對正負(fù)兩個信號之間的差異進(jìn)行比較得到的。這兩個信號在傳輸過程中，可能會受到干擾和噪聲的影響，不過由于其特有的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造方式，它仍然能夠保持相對較高的信噪比。差分信號廣泛應(yīng)用于以太網(wǎng)、USB、LVDS、UART和許多其他通信協(xié)議中，在這些領(lǐng)域中，它是一種可靠的高速傳輸方式。

差分信號的優(yōu)點(diǎn)

1. 抗干擾能力強(qiáng)。

差分信號的兩個信號在傳輸過程中，產(chǎn)生的電磁場具有相等的磁矢量但反向的電矢量。這樣不論是在傳輸線上，還是其他外部電磁場的干擾下，差分信號的電磁場具有相等的干擾程度，因此它具有很強(qiáng)的抗干擾能力。

2. 適用于長距離傳輸。

差分信號傳輸時，正反兩個信號在傳輸線上的電場互相取消，因此不會在傳輸中產(chǎn)生“漂移”（drift）現(xiàn)象，從而允許差分信號傳輸千米以上的距離。

3. 具備高速傳輸能力。

差分信號傳輸速率快，能夠支持Gb/s級別的數(shù)據(jù)傳輸。并且在傳輸線路設(shè)計的時候，差分信號的接口可以進(jìn)行差分阻抗匹配，進(jìn)一步提高其傳輸速率。

4. 具有低電磁輻射。

因?yàn)椴罘中盘杺鬏敃r電磁輻射是互相抵消的，而傳輸過程中產(chǎn)生的電磁輻射會對其他電器設(shè)備造成干擾，于是采用差分信號傳輸可以有效抑制電磁輻射，并減小對外界造成的干擾。

差模信號(Common Mode Signal)

差模信號也稱為共模信號，是指兩個信號以相同方向和同步向偏離某個公共點(diǎn)上。簡單來講，差模信號是指在某個電路中，兩個信號以相同方向移動，即同時向上或同時向下。

與差分信號不同，差模信號是指兩個信號傳遞到接收端之前的總合或平均電壓的大小。一般來說，通過差分測量，可以輕松地得出差模信號的大小，并且可以隔離掉差模信號對差分信號的干擾。

差模信號的優(yōu)點(diǎn)

1. 提高信噪比。

當(dāng)差模噪聲分量進(jìn)入整體信號電路時，它們會在所有信號路徑中添加相同的信號。因此，通過從總合中剔除該信號，可以獲得更好的信噪比。相比之下，使用傳遞差分信號的傳輸線路時，差模信號在傳輸途中被削弱或完全消失，這是因?yàn)閭鬏斁€路本身對差分信號是按對立狀態(tài)工作的。

2. 減少互聯(lián)電纜數(shù)量。

差模信號只需要傳輸一個信號（總合信號或平均值），因此較於傳輸差分信號時，需要的互連電纜數(shù)量會更少，從而降低成本。這也更容易控制電路的成本。

擴(kuò)展：差分信號和差模信號的一些區(qū)別

1. 差分信號是由兩個相對反向、大小一致但有向共同的信號構(gòu)成，而差模信號是由兩個相同偏差大小、同向移動，并且共享同一地點(diǎn)的信號而形成的。

2. 差模信號是一般信號電路中存在的，而差分信號在通信電路中使用更為廣泛。

3. 差分信號傳輸是有兩對導(dǎo)線，而差模信號傳輸只使用一對導(dǎo)線。

4. 差分信號強(qiáng)調(diào)在兩個信號之間存在的差異，而差模信號的目的是削弱信號之間的共性。

總結(jié)

差分信號和差模信號在電路與傳輸中都有著重要的應(yīng)用。雖然它們看似是非常相似的信號，但是它們在構(gòu)造方式、傳輸線路和電路控制方面等方面有很大的差異。差分信號可以通過消除噪聲和提高帶寬等特性在高速、長距離的數(shù)字或模擬信號傳輸中發(fā)揮作用；而差模信號可以用于減少從互聯(lián)電纜和外部設(shè)備中產(chǎn)生的干擾，從而提高信噪比和信號品質(zhì)。在實(shí)際的應(yīng)用中，差分信號和差模信號應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行選擇，以達(dá)到適合特定場景的最佳性能。