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数据差分传输

 魅影苍穹 2015-10-08

差动传输是指利用1对布线传送相位相差180度信号的方式。也叫做平衡传输。而只利用1条布线传输信号的方式叫做单端传输或者不平衡传输。

  差动传输方式与单端传输方式相比,其特点是能够得到较高的数据传输速度。因此得到了USB、HDMI、PCI Express、SATA、LVDS、Display-Port等高速接口的采用。另一方面,单端传输方式虽然还在被用于连接微处理器和存储器的高速接口,但应用的舞台已经逐步缩小。

  差动传输方式能够实现高速信号传输的理由是能够缩小信号的电压振幅。例如,以0V为“低”,3.3V为“高”传输信号时,电压无法瞬间从0V变为3.3V,需要一段时间,高速信号传输难以实现。但是,如果设定0V为低,0.3V为高,信号跃迁范围就只有0.3V。电压能在较短时间内完成改变,实现高速的信号传输。

  但是,信号跃迁范围变小,不但会增加判断信号高低的难度,信号还容易受到噪声的影响。能够解决这个问题的就是差动传输方式。差动传输的效果有两个。一个是1条布线传输的信号振幅虽小,但通过利用接收端的放大电路合并两条布线的信号,可以得到2倍的电压振幅。

差动传输方式

  另一个是抗外来噪声和共模噪声的能力较强。通常,外来噪声和共模噪声会对2条布线造成相同的影响。因此,只要通过接收端的放大电路取得两个信号的差分,就能消除外来噪声和共模噪声造成的影响。使用差动传输方式,不仅能实现几Gbit/ 秒、甚至还能实现10Gbit/秒的高速信号传输,未来的传输速度还会更高。而对于单端传输方式,每个工程师的看法虽然不尽相同,但一般认为1Gbit/秒左右是其传输信号的极限。

  差动传输方式也存在缺点。其一是需要2条布线。因此,与采用单端传输方式相比,LSI 的端子数和印刷基板上的布线数将加倍,成本也会相应增加。另一个是传输信号的电压振幅小,难以实现长距离传输。因为布线的电阻成分、电感成分、静电电容成分会导致电压振幅的衰减。

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