差分晶振:差分信号与差分传输

差分晶振:差分信号与差分传输

差分信号(Differential signal)

指两信号振幅相等,但相位相反的信号。

差分传输

差分传输是一种信号传输的技术,区别于传统的一根信号线一根地线的做法,差分传输在这两根线上都传输信号,这两个信号的振幅相同,相位相反。在这两根线上的传输的信号就是差分信号。信号接收端比较这两个电压的差值(逻辑0还是逻辑1)来判断发送端发送的逻辑状态。在电路板上,差分走线必须是等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的两根线。

差分信号的优点

1、因为你在控制’基准’电压,所以能够很容易地识别小信号。在一个地做基准,单端信号方案的系统里,测量信号的精确值依赖系统内’地’的一致性。信号源和信号接收器距离越远,他们局部地的电压值之间有差异的可能性就越大。从差分信号恢复的信号值在很大程度上与’地’的精确值无关,而在某一范围内。

2、差分信号对外部电磁干扰(EMI Electromagnetic Interference)是高度免疫的。一个干扰源几乎相同程度地影响差分信号对的每一端。既然电压差异决定信号值,这样将忽视在两个导体上出现的任何同样干扰。除了对干扰不大灵敏外,差分信号比单端信号生成的 EMI 还要少。

3、在一个单电源系统,能够从容精确地处理’双极’信号。为了处理单端,单电源系统的双极信号,我们必须在地和电源干线之间某任意电压处(通常是中点)建立一个虚地。用高于虚地的电压来表示正极信号,低于虚地的电压来表示负极信号。接下来,必须把虚地正确地分布到整个系统里。而对于差分信号,不需要这样一个虚地,这就使我们处理和传播双极信号有一个高真度,而无须依赖虚地的稳定性。

 

差分晶振:差分信号与差分传输

 

差分晶振与普通晶振的区别

我们所谓的单端或差分,主要是指输出模式。单端一般是CMOS、TLL电平信号,只需要一根线输出就好了,优点是走线方便,但缺点也很明显,就是抗干扰能力差,不适合高速信号。

差分一般是LVDS、LVPECL等信号,需要两根线输出。优点是抗干扰能力强,缺点是布线需注意。

普通晶振为单端模式,不支持高速应用,主要原因是以下三点:

1、电平幅度大,信号高低电平之间的转换时间长,不适用于传输频率达到100MHz以上的信号;

2、输出信号为单端信号(一条线),传输路径易受到干扰,不利于长线传输;

3、功耗大,大家都知道TTL器件的静态功耗较大,即使静态功耗小的CMOS器件,由于电平摆幅宽,其动态功耗也偏大。

差分信号则是二条线传输,会输出一组振幅相同、相位相反的信号。而接收端则会根据两个信号的电压差值来判断逻辑状态。所以在高速通信中,差分信号的抗干扰特性是明显优于单端信号的。

顾名思义,单端晶振输出的单端信号,差分晶振输出的是差分信号。所以一般的单端晶振封装为贴片四脚,而差分晶振则需贴片六脚。

差分晶振与普通晶振的区别,归纳四点如下:

1、管脚封装不同,普通晶振是4脚、差分晶振是6脚。

2、输出信号不同,普通是单端输出,差分是差分输出,

3、应用场景不同,普通用于低速,差分用于高速。

4、抗干扰能力不同,差分晶振的信号抗干扰能力明显要优于普通晶振。

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