串行总线--差分线(差分互连)基本原理及优缺点(一)
日期:2024-06-25 05:04:46   来源:数据传输类

  为了更快的传输数据,我们能想到的办法除了一次多传输几位数据(增加并行总线的数量)之外,还有一种办法是提高单通道的数据传输速率,然而随着单通道速率的提升,信号完整性问题又会慢慢的变突出,尤其是串扰以及损耗等问题。未解决这样一些问题,一种全新的数据传输方式应运而生,如图1所示,他就是-----差分(差

  差分(差分线、差分互联)的主要特征是采样电压取两根电压的差值,如下图所示:

  我们知道V1和V2相对于他们公共的地都有一个单端电压。信号接收端关注的是这两根线的电压差,那么用这种传输方式到底有什么优点?

  差分线:差分驱动总的dI/dt会比单端信号线上大幅度降低,从而减小了潜在的电磁干扰(EMI)。如下图所示:

  可以清楚的看到,单端信号受到“地”的干扰很大。但是这些干扰经过差分之后就被抵消了。差分对抗外部电磁干扰的原理是相同,这也就是我们常说的:差分形式传播,在返回路径中对付串扰和突变的鲁棒性更好。

  差分线:差分对内每根信号都有自己的返回路径,能够减轻信号跨分割带来的影响。单根线和差分线跨分割分别会怎样?我们仍旧是来验证一下。在仿真的时候,我们让单线inch,使用普通Fr4板材,来看看跨分割对信号的影响。

  以上三点就是本人理解的差分线最明显的优点,这些优点奠定了串行信号稳定传输的基础。当然,差分信号也存在一些缺点,最大的缺点在于与单端信号传输相比,差分互连需要两倍数量的信号线。再者,如果差分信号不对称,会产生潜在的EMI,这样一些问题都会在后续的文章中做详细的分析。

  降低任何嵌入式设计的体积和成本的常用方法是使用具有较少I/O引脚的通信总线。虽然从并行总线发展到串行总线可明显减小体积和减少相关成本,但是从一种串行总线发展为另一种具有较少引脚的串行总线也很有用。用串行总

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