差分信號的案例
怎么對原理圖的差分信號添加差分屬性呢？
怎么對原理圖的差分信號添加差分屬性呢？
答：很多人很好奇，我們PCB文件可以添加差分信號屬性，來進行走線，那原理圖中可以對信號添加差分屬性嗎？這個當然也是可以的，下面就我們一步一步來給大家演示如何在原理圖中進行差分屬性的添加：
第一步，首先需要在原理圖中添加差分屬性，選中差分信號的一根網絡，然后點擊鼠標右鍵，執行命令Edit Properties…,進行屬性編輯，或者雙擊鼠標左鍵，也是一樣的效果，如圖3-99所示：
圖3-99 信號差分屬性編輯示意圖
第二步，進入信號屬性編輯的界面，下邊欄選中Schematic Nets，左側進行新的屬性的添加。點擊New Property…，彈出增加新的屬性的界面，如圖3-100所示，在Add New Property界面，在Name一欄輸入DIFFERENTIAL_PAIR的差分屬性名稱，Value值一欄可以先不用添加，后面統一填寫，點擊OK按鈕，對原理圖添加差分屬性。
圖3-100 信號差分屬性添加示意圖
第三步，添加了差分屬性以后，我們只需要在差分屬性這一欄的中填上相對應的差分的命令即可，即在上述添加的差分屬性一欄中，填入對應的Value值就行了，這個是可以進行全局屬性操作的，可以參照前面的問答，這樣就很快捷的給原理圖的信號添加了差分屬性，這樣導入到PCB中，就是差分信號了。
展開 形象解讀差分信號，它比單端信號強在哪？
因此，假如我們有一個模擬信號通過差分對連接到數字器件，就無需擔心跨越電源邊界，平面不連續等等問題。差分器件的電源分割也更容易處理。差分電路在低壓信號的應用中是非常有益的。如果信號電平非常低，或者如果信噪比是個問題，那么差分信號可以有效地倍增信號電平(+v-(-v)=2v)。差分信號和差分放大器通常用于信號電平非常低的系統的輸入級。
差分接收器往往對輸入信號電平的差敏感，但是常常被設計為對輸入的共模偏移不敏感。因此在強噪聲環境中差分信號往往比單端信號有著更好的性能。
相比單端信號(以一個不太精確的受電路板其他位置的噪聲的干擾的信號為參考)，差分信號(彼此互為參考)的翻轉時序可以更精確地設定。差分對的交叉點定義得非常精確(見圖3)。單端信號位于邏輯1和邏輯0之間的交叉點受制于(舉例)噪聲、噪聲門限以及門限檢測問題等等。
圖3 邏輯電平在差分信號交叉點的精確位置改變狀態
*本文系網絡轉載，版權歸原作者所有，如有侵權請聯系刪除
展開 【單端信號】與【差分信號】到底有什么區別？
單單將單端信號用反向跟隨器跟隨并不是不行，但是差分信號被平白的放大了2倍，常見的用儀表運方+普通運方搭建的單端轉差分是個很好的例子。
5
對差分認識常見誤區
認為差分信號不需要地平面作為回流路徑，或者認為差分走線彼此為對方提供回流途徑。造成這種誤區的原因是被表面現象迷惑，或者對高速信號傳輸的機理認識還不夠深入。差分電路對于類似地彈以及其它可能存在于電源和地平面上的噪音信號是不敏感的。地平面的部分回流抵消并不代表差分電路就不以參考平面作為信號返回路徑，其實在信號回流分析上，差分走線和普通的單端走線的機理是一致的，即高頻信號總是沿著電感最小的回路進行回流，最大的區別在于差分線除了有對地的耦合之外，還存在相互之間的耦合，哪一種耦合強，那一種就成為主要的回流通路。
在PCB電路設計中，一般差分走線之間的耦合較小，往往只占 10~20%的耦合度，更多的還是對地的耦合，所以差分走線的主要回流路徑還是存在于地平面。當地平面發生不連續的時候，無參考平面的區域，差分走線之間的耦合才會提供主要的回流通路，盡管參考平面的不連續對差分走線的影響沒有對普通的單端走線來的嚴重，但還是會降低差分信號的質量，增加 EMI，要盡量避免。也有些設計人員認為，可以去掉差分走線下方的參考平面，以抑制差分傳輸中的部分共模信號，但從理論上看這種做法是不可取的，阻抗如何控制？不給共模信號提供地阻抗回路，勢必會造成 EMI 輻射，這種做法弊大于利。
展開 差分信號、單端信號，你知道它們的區別嗎？
差分放大電路的應用很多，簡單介紹差分信號、單端信號的概念及差分放大電路的作用，方便大家對差分放大電路相關知識有所了解。
單端信號
單端傳輸是指用一根信號線和一根地線來傳輸信號，信號線上傳輸的信號就是單端信號。
優點是簡單方便，缺點是抗干擾能力差。
差分信號
差分傳輸是指在兩根線上都傳輸信號，這兩個信號的大小相等，極性相反，這兩根線上傳輸的信號就是差分信號(差模信號)。
優點是抗干擾能力強，缺點是電路比單端傳輸的復雜。
差分放大電路有什么作用？
差分放大電路又稱為差動放大電路，當該電路的兩個輸入端的電壓有差別時，輸出電壓才有變動，因此稱為差動。
差分放大電路有差模和共模兩種基本輸入信號，那么什么是共模信號呢？
當兩輸入端所接信號大小相等，極性相反時，稱為差模輸入信號；
當兩輸入端所接信號大小相等、極性相同時，稱為共模信號。
實際應用中，溫度的變化各種環境噪聲的影響時共模噪聲，也稱為對地噪聲，指的是兩根線分別對地的噪聲。
差分放大電路時直接耦合放大電路的基本組成單元，對于共模信號起到很強的抑制作用，未對差模信號起到放大租用，并且電路的放大能力與輸出方式有關。
展開 
【干貨分享】PCB差分信號設計中的3個常見誤區
常見誤區
誤區一：
認為差分信號不需要地平面作為回流路徑，或者認為差分走線彼此為對方提供回流途徑。
造成這種誤區的原因是被表面現象迷惑，或者對高速信號傳輸的機理認識還不夠深入。差分電路對于類似地以及其它可能存在于電源和地平面上的噪音信號是不敏感的。
地平面的部分回流抵消并不代表差分電路就不以參考平面作為信號返回路徑，其實在信號回流分析上，差分走線和普通的單端走線的機理是一致的，即高頻信號總是沿著電感最小的回路進行回流，最大的區別在于差分線除了有對地的耦合之外，還存在相互之間的耦合，哪一種耦合強，哪一種就成為主要的回流通路。
在PCB電路設計中，一般差分走線之間的耦合較小，往往只占10～20%的耦合度，更多的還是對地的耦合，所以差分走線的主要回流路徑還是存在于地平面。
當地平面發生不連續的時候，無參考平面的區域，差分走線之間的耦合才會提供主要的回流通路，盡管參考平面的不連續對差分走線的影響沒有對普通的單端走線來的嚴重，但還是會降低差分信號的質量，增加 EMI，要盡量避免。
另外也有些設計人員認為，可以去掉差分走線下方的參考平面，以抑制差分傳輸中的部分共模信號，但從理論上看這種做法是不可取的，阻抗如何控制？
展開 PCB差分信號設計中的3個常見誤區
02
常見誤區
誤區一：認為差分信號不需要地平面作為回流路徑，或者認為差分走線彼此為對方提供回流途徑。
造成這種誤區的原因是被表面現象迷惑，或者對高速信號傳輸的機理認識還不夠深入。差分電路對于類似地以及其它可能存在于電源和地平面上的噪音信號是不敏感的。
地平面的部分回流抵消并不代表差分電路就不以參考平面作為信號返回路徑，其實在信號回流分析上，差分走線和普通的單端走線的機理是一致的，即高頻信號總是沿著電感最小的回路進行回流，最大的區別在于差分線除了有對地的耦合之外，還存在相互之間的耦合，哪一種耦合強，哪一種就成為主要的回流通路。
在PCB電路設計中，一般差分走線之間的耦合較小，往往只占10～20%的耦合度，更多的還是對地的耦合，所以差分走線的主要回流路徑還是存在于地平面。
當地平面發生不連續的時候，無參考平面的區域，差分走線之間的耦合才會提供主要的回流通路，盡管參考平面的不連續對差分走線的影響沒有對普通的單端走線來的嚴重，但還是會降低差分信號的質量，增加 EMI，要盡量避免。
另外也有些設計人員認為，可以去掉差分走線下方的參考平面，以抑制差分傳輸中的部分共模信號，但從理論上看這種做法是不可取的，阻抗如何控制？不給共模信號提供阻抗回路，勢必會造成EMI輻射，這種做法弊大于利。
展開 PCB差分信號設計中的3個常見誤區
在PCB電路設計中，一般差分走線之間的耦合較小，往往只占10～20%的耦合度，更多的還是對地的耦合，所以差分走線的主要回流路徑還是存在于地平面。
當地平面發生不連續的時候，無參考平面的區域，差分走線之間的耦合才會提供主要的回流通路，盡管參考平面的不連續對差分走線的影響沒有對普通的單端走線來的嚴重，但還是會降低差分信號的質量，增加 EMI，要盡量避免。
另外也有些設計人員認為，可以去掉差分走線下方的參考平面，以抑制差分傳輸中的部分共模信號，但從理論上看這種做法是不可取的，阻抗如何控制？不給共模信號提供阻抗回路，勢必會造成EMI輻射，這種做法弊大于利。
? 誤區二：認為保持等間距比匹配線長更重要。
在實際的PCB布線中，往往不能同時滿足差分設計的要求。由于管腳分布，過孔，以及走線空間等因素存在，必須通過適當的繞線才能達到線長匹配的目的，但帶來的結果必然是差分對的部分區域無法平行。
PCB差分走線的設計中最重要的規則就是匹配線長，其它的規則都可以根據設計要求和實際應用進行靈活處理。
? 誤區三：認為差分走線一定要靠的很近。
展開 252 基于MATLAB的自適應差分閾值法檢測心電信號的QRS波 ￥25.9
基于MATLAB的自適應差分閾值法檢測心電信號的QRS波，QRS波群反映左、右心室除極電位和時間的變化，第一個向下的波為Q波，向上的波為R波，接著向下的波是S波。通過GUI進行數據處理，展示心率和QRS。程序已調通，可直接運行。
作為電子工程師，這些PCB走線方式你要知道！
06
差分信號
高速差分信號線我們必須保證等寬、等間距來實現特定的差分阻抗值。所以在布差分信號線的時候盡量保證對稱。
在差分線對內禁止布置過孔或者元器件，如果在差分線對內放置了過孔或者器件會產生 EMC 問題同時也會導致阻抗不連續。
有時候，一些高速差分信號線需要串接耦合電容。該耦合電容同樣需要對稱布置，同時該耦合電容的封裝不能過大，推薦使用 0402,0603 也可以接受，0805 以上的電容或者并排電容最好不要使用。
通常，過孔會產生巨大的阻抗不連續，所以對于高速差分信號線對則盡量減少過孔，如果要使用過孔則對稱布置。
07
等長
在一些高速信號接口，一般如總線等需要考慮其個信號線之間的到達時間以及時滯誤差。例如，在一組高速平行總線中的所以數據信號線其到達時間，必須保證在一定的時滯誤差以內，從來來保證其建立時間和保持時間的一致性。為了滿足這一需求，我們必須要考慮等長。
而高速差分信號線對兩信號線必須保證嚴格的時滯，否則很有可能通訊失敗。故為了滿足這一要求，可以通過蛇形線來實現等長，進而滿足時滯要求。
蛇形線一般應該布置在失長的源頭處，而不是遠端。在源頭處才能保證差分線的正負端的信號在大部分時間內都是同步傳輸的。
走線彎曲處是產生失長的源頭之一。對于走線彎曲處，其實現等長的應靠近彎曲處(<=15mm)
如果有兩個走線彎曲，且兩者之間的距離<15mm，故此時兩者的失長會互相補償，故此時不用再做等長處理。
對于不同部分的高速差分信號線，應分別獨立等長。
展開 電子設計基本概念100問解析（61-70問）
1.61 什么叫做差分信號差分信號傳輸與單根信號傳輸的區別在哪？
答：差分傳輸是一種信號傳輸的技術，區別于傳統的一根信號線一根地線的做法，差分傳輸在這兩根線上都傳輸信號，這兩個信號的振幅相等，相位相反。在這兩根線上傳輸的信號就是差分信號。差分信號是用一個數值來表示兩個物理量之間的差異。差分信號又稱差模信號，是相對共模信號而言的。
我們用一個方法對差分信號做一下比喻，差分信號就好比是蹺蹺板上的兩個人，當一個人被蹺上去的時候，另一個人被蹺下來了 - 但是他們的平均位置是不變的。繼續蹺蹺板的類推，正值可以表示左邊的人比右邊的人高，而負值表示右邊的人比左邊的人高。0 表示兩個人都是同一水平。圖1 用蹺蹺板表示的差分信號 應用到電學上，這兩個蹺蹺板用一對標識為V+和V-的導線來表示。
當我們采用差分信號進行傳輸的時候，增加了任何相關接口電路的復雜性，其好處有如下三個：
l 因為你在控制'基準'電壓，所以能夠很容易地識別小信號。在一個地做基準，單端信號方案的系統里，測量信號的精確值依賴系統內'地'的一致性。信號源和信號接收器距離越遠，他們局部地的電壓值之間有差異的可能性就越大。從差分信號恢復的信號值在很大程度上與'地'的精確值無關；
l 它對外部電磁干擾（EMI）是高度免疫的。一個干擾源幾乎相同程度地影響差分信號對的每一端。既然電壓差異決定信號值，這樣將忽視在兩個導體上出現的任何同樣干擾。除了對干擾不大靈敏外，差分信號比單端信號生成的 EMI 還要少；
l 在一個單電源系統，能夠從容精確地處理'雙極'信號。為了處理單端，單電源系統的雙極信號，我們必須在地和電源干線之間某任意電壓處（通常是中點）建立一個虛地。用高于虛地的電壓來表示正極信號，低于虛地的電壓來表示負極信號。接下來，必須把虛地正確地分布到整個系統里。
展開 電子設計基本概念100問解析（61-70問）
1.61 什么叫做差分信號差分信號傳輸與單根信號傳輸的區別在哪？
答：差分傳輸是一種信號傳輸的技術，區別于傳統的一根信號線一根地線的做法，差分傳輸在這兩根線上都傳輸信號，這兩個信號的振幅相等，相位相反。在這兩根線上傳輸的信號就是差分信號。差分信號是用一個數值來表示兩個物理量之間的差異。差分信號又稱差模信號，是相對共模信號而言的。
我們用一個方法對差分信號做一下比喻，差分信號就好比是蹺蹺板上的兩個人，當一個人被蹺上去的時候，另一個人被蹺下來了 - 但是他們的平均位置是不變的。繼續蹺蹺板的類推，正值可以表示左邊的人比右邊的人高，而負值表示右邊的人比左邊的人高。0 表示兩個人都是同一水平。圖1 用蹺蹺板表示的差分信號 應用到電學上，這兩個蹺蹺板用一對標識為V+和V-的導線來表示。
當我們采用差分信號進行傳輸的時候，增加了任何相關接口電路的復雜性，其好處有如下三個：
l 因為你在控制'基準'電壓，所以能夠很容易地識別小信號。在一個地做基準，單端信號方案的系統里，測量信號的精確值依賴系統內'地'的一致性。信號源和信號接收器距離越遠，他們局部地的電壓值之間有差異的可能性就越大。從差分信號恢復的信號值在很大程度上與'地'的精確值無關；
l 它對外部電磁干擾（EMI）是高度免疫的。一個干擾源幾乎相同程度地影響差分信號對的每一端。既然電壓差異決定信號值，這樣將忽視在兩個導體上出現的任何同樣干擾。除了對干擾不大靈敏外，差分信號比單端信號生成的 EMI 還要少；
l 在一個單電源系統，能夠從容精確地處理'雙極'信號。為了處理單端，單電源系統的雙極信號，我們必須在地和電源干線之間某任意電壓處（通常是中點）建立一個虛地。用高于虛地的電壓來表示正極信號，低于虛地的電壓來表示負極信號。接下來，必須把虛地正確地分布到整個系統里。
展開 
【技術文章】USB接口電路設計常見問題
USB協議定義由兩根差分信號線（D+、D-）傳輸數字信號，若要USB設備工作穩定差分信號線就必須嚴格按照差分信號的規則來布局布線。根據筆者多年USB相關產品設計與調試經驗，總結以下注意要點：
1.在元件布局時，盡量使差分線路最短，以縮短差分線走線距離（√為合理的方式，×為不合理方式）；
2.優先繪制差分線，一對差分線上盡量不要超過兩對過孔（過孔會增加線路的寄生電感，從而影響線路的信號完整性），且需對稱放置（√為合理的方式，×為不合理方式）；
3.對稱平行走線，這樣能保證兩根線緊耦合，避免90°走線，弧形或45°均是較好的走線方式（√為合理的方式，×為不合理方式）；
4.差分串接阻容，測試點，上下拉電阻的擺放（√為合理的方式，×為不合理方式）；
5.由于管腳分布、過孔、以及走線空間等因素存在使得差分線長易不匹配，而線長一旦不匹配，時序會發生偏移，還會引入共模干擾，降低信號質量。所以，相應的要對差分對不匹配的情況作出補償，使其線長匹配，長度差通常控制在5mil以內，補償原則是哪里出現長度差補償哪里；
6.為了減少串擾，在空間允許的情況下，其他信號網絡及地離差分線的間距至少20mil(20mil是經驗值)，覆地與差分線的距離過近將對差分線的阻抗產生影響；
7.USB的輸出電流是500mA，需注意VBUS及GND的線寬，若采用的1Oz的銅箔，線寬大于20mil即可滿足載流要求，當然線寬越寬電源的完整性越好。
普通USB設備差分線信號線寬及線間距與整板信號線寬及線間距一致即可。
展開 干貨｜PCB layout之USB走線經驗教訓
所以，相應的要對差分對不匹配的情況作出補償，使其線長匹配，長度差通常控制在5mil以內，補償原則是哪里出現長度差補償哪里；
6、為了減少串擾，在空間允許的情況下，其他信號網絡及地離差分線的間距至少20mil(20mil是經驗值)，覆地與差分線的距離過近將對差分線的阻抗產生影響；
7、USB的輸出電流是500mA，需注意VBUS及GND的線寬，若采用的1Oz的銅箔，線寬大于20mil即可滿足載流要求，當然線寬越寬電源的完整性越好。
普通USB設備差分線信號線寬及線間距與整板信號線寬及線間距一致即可。
然而當USB設備工作速度是480 Mbits/s，只做到以上幾點是不夠的，我們還需對差分信號進行阻抗控制，控制差分信號線的阻抗對高速數字信號的完整性是非常重要的。
因為差分阻抗影響差分信號的眼圖、信號帶寬、信號抖動和信號線上的干擾電壓。
差分線阻抗一般控制在90（±10%）歐姆(具體值參照芯片手冊指導)，差分線阻抗與線寬W1、W2、T1成反比，與介電常數Er1成反比，與線間距S1成正比，與參考層的距離H1正比，如下圖是差分線的截面圖。
下圖為四層板的參考疊層，其中中間兩層為參考層，參考層通常為GND或Power，并且差分線所對應的參考層必須完整，不能被分割，否則會導致差分線阻抗不連續。
若是以下圖疊層設計四層板，通常設計時差分線采用4.5mil的線寬及5.5mil的線間距既可以滿足差分阻抗90Ω。
展開 電子設計基本概念100問解析（61-70問）
1.61 什么叫做差分信號差分信號傳輸與單根信號傳輸的區別在哪？
答：差分傳輸是一種信號傳輸的技術，區別于傳統的一根信號線一根地線的做法，差分傳輸在這兩根線上都傳輸信號，這兩個信號的振幅相等，相位相反。在這兩根線上傳輸的信號就是差分信號。差分信號是用一個數值來表示兩個物理量之間的差異。差分信號又稱差模信號，是相對共模信號而言的。
我們用一個方法對差分信號做一下比喻，差分信號就好比是蹺蹺板上的兩個人，當一個人被蹺上去的時候，另一個人被蹺下來了 - 但是他們的平均位置是不變的。繼續蹺蹺板的類推，正值可以表示左邊的人比右邊的人高，而負值表示右邊的人比左邊的人高。0 表示兩個人都是同一水平。圖1 用蹺蹺板表示的差分信號 應用到電學上，這兩個蹺蹺板用一對標識為V+和V-的導線來表示。
當我們采用差分信號進行傳輸的時候，增加了任何相關接口電路的復雜性，其好處有如下三個：
l 因為你在控制'基準'電壓，所以能夠很容易地識別小信號。在一個地做基準，單端信號方案的系統里，測量信號的精確值依賴系統內'地'的一致性。信號源和信號接收器距離越遠，他們局部地的電壓值之間有差異的可能性就越大。從差分信號恢復的信號值在很大程度上與'地'的精確值無關；
l 它對外部電磁干擾（EMI）是高度免疫的。一個干擾源幾乎相同程度地影響差分信號對的每一端。既然電壓差異決定信號值，這樣將忽視在兩個導體上出現的任何同樣干擾。除了對干擾不大靈敏外，差分信號比單端信號生成的 EMI 還要少；
l 在一個單電源系統，能夠從容精確地處理'雙極'信號。為了處理單端，單電源系統的雙極信號，我們必須在地和電源干線之間某任意電壓處（通常是中點）建立一個虛地。用高于虛地的電壓來表示正極信號，低于虛地的電壓來表示負極信號。接下來，必須把虛地正確地分布到整個系統里。
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USB協議定義由兩根差分信號線（D+、D-）傳輸數字信號，若要USB設備工作穩定差分信號線就必須嚴格按照差分信號的規則來布局布線。
