差动信号最佳实践

　　摘要：差动信号用于以太网、RS-485、控制器局域网络(CAN)、USB等的抗扰。在理想情况下，应抑制所有共模噪声。在现实应用中，需要考虑一些设计方法和组件参数，以保持数据流的高可信度。差动信号用于大多数接口中，通过线缆传送数字信息。和单端信号相比，差动信号虽然要求使用两条信号线而非一条，但差动信号拥有更高的抗扰性能。

　　我们都知道差动信号的基础就是利用噪声抑制性能对两条信号线的影响相同。图1描述了这种情况，它通过两条信号双绞线传送平衡差动信号。　　

 

　　环境电气噪声会对两条线的影响相同，这样A和B接收到的信号为：

　　VA = + ½ VSIGNAL + VNOISE
　　VB = - ½ VSIGNAL + VNOISE

　　因此，差动电压信号为：

　　VA – VB = VSIGNAL

　　如USB、以太网、RS-485和CAN等流行电气标准，均使用差动信号和平衡双绞线媒介提供可靠的高速通信。

　　在实际操作中，设计人员应记住没有系统能够达到理论模型的理想性能。我们应该考虑以下几个关键的误差和噪声源。　　

 

　　线间阻抗失衡

　　平衡信号线对差动信号的抗扰性至关重要。双绞线规定了允许失衡程度。例如，在低频下，CAT-6A规定横断面转换损耗为40dB。这意味着，两条信号线的1V耦合瞬态(共模)仅产生10mV的差动模式信号。更低级别的线缆允许差模转换中存在更高的共模。

　　为实现瞬态保护而添加的组件会引起差动路径失衡。例如，瞬态电压抑制(TVS)组件有时被用于预防由于静电放电、电压冲击或者电脉冲而造成的损坏。设计人员应检查这些组件的匹配特性，确保每条差动线受到的影响相同。