數(shù)字接口--單端接口與差動(dòng)接口的對比
單端數(shù)據(jù)傳輸僅使用一條信號線,其電勢被看作接地。在信號線為信號電流提供正向通道時(shí),接地線會(huì)提供回流通道。圖1顯示了單端傳輸通道的基本原理圖。
圖1 單端傳輸通道
單端接口的主要優(yōu)點(diǎn)可概括為簡潔性和較低的實(shí)施成本。然而,它們極易受噪聲拾取的影響,因?yàn)橐氲叫盘柣蛘呓拥赝ǖ赖脑肼曋苯蛹拥浇邮諜C(jī)輸入,從而引起偽接收機(jī)觸發(fā)。另一個(gè)問題是串?dāng)_,特別是在一些更高頻率條件下,其為鄰近信號和控制線路之間的電容和電感耦合。最終,由于信號線跡和接地層之間的物理差異,單端系統(tǒng)中產(chǎn)生的橫向電磁波 (TEM) 會(huì)輻射到電路環(huán)境中,從而成為鄰近電路的巨大電磁干擾源(EMI)。
差動(dòng)信號傳輸使用由兩條導(dǎo)線組成的信號對:一個(gè)用于正向電流,而另一個(gè)用于返回電流。每個(gè)信號導(dǎo)線均有一個(gè)共模電壓VCM,其由50%差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器輸出VOD疊加,但極性相反(參見圖2)。
圖2 差動(dòng)傳輸通道
當(dāng)差動(dòng)對的導(dǎo)線彼此接近時(shí),引入到兩個(gè)導(dǎo)線的電耦合外部噪聲均勻地表現(xiàn)為接收機(jī)輸入端的共模噪聲。具有差動(dòng)輸入的接收機(jī)僅受信號差的影響,但不受共模信號的影響。因此,接收機(jī)不但抑制了共模噪聲,同時(shí)還保持了信號完整性。
圖3 從單導(dǎo)線周圍的大散射磁場和差動(dòng)信號線對緊耦合導(dǎo)線回路之外的小散射磁場輻射出的TEM波
緊電子耦合還有另外一個(gè)好處。兩個(gè)導(dǎo)線中大小相等但極性相反的電流,會(huì)形成一些相互抵消的磁場。兩個(gè)導(dǎo)線的TEM波,現(xiàn)在其磁場被搶走,因此無法輻射到環(huán)境中。只有一些非常小的導(dǎo)線環(huán)路外部邊緣電場可以輻射,從而產(chǎn)生極小的EMI。
應(yīng)用
緊靠系統(tǒng)控制器使用時(shí),單端接口允許相對較高的頻率(高達(dá)70 MHz)。差動(dòng)接口具有極高的抗噪性,可以大大低低 EMI,因此可以在高達(dá)500 MHz甚至更高的頻率下傳輸數(shù)據(jù)。
最常用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器接口是內(nèi)部集成電路總線 (I2C)、串行外設(shè)接口總線 (SPI) 和低壓差動(dòng)信號傳輸接口 (LVDS)。在后面的《信號鏈基礎(chǔ)知識》文章中,可以閱讀到這些內(nèi)容。
如欲了解上述接口的更多詳情,敬請?jiān)L問: www.ti.com/interface-ca 。
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