什么是差分信号？

严格意义上来说，所有的电压信号都是“差分”的，因为一个电压总是相对另一个电压而言。但大部分情况下，我们会把“地”做为电压基准点，从而测得另一个电压值，这种信号被称为单端信号。由于是和“地”做比较，单端信号在PCB上的表现通常只有一根导线(Track)。

什么是差分信号呢？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等，相位相差180度，极性相反。在这两根线上传输的信号就是差分信号。从上图中可以看到，发射端(Sender)会将原始信号分成两个振幅相同、相位相反的信号送出，而接收端(Receiver)会计算这两个信号的差值从而得到原始的的信号值。可以看到，在信号传输过程中，如果存在外部的信号干扰，由于干扰信号是同时作用在两个差分信号上的，因此Receiver在计算信号差值时会把干扰去除。差分信号在PCB上的表现会有两根导线(Track)：

当然，除了PCB上成对出现外，差分线号也会以“成对”的方式出现在线缆或是排线上：

差分信号的优点

差分信号有哪些优点呢？

对“地”的依赖度低，比较适合传输低电压信号

用通俗的话讲，就是抗干扰能力强。

这个比较好理解，差分信号是两个信号的差值，不需要所谓的“基准地”，因此很容易识别小信号。当然，这并不是说不需要“地”，无论是PCB还是线缆，还是需要地来构成差分信号正、负端的电流回路。

电子行业，尤其是手机及移动设备，需要低功耗的方案来延长设备的工作时间。低功耗意味着供电电压较低，相应的对噪声的抵抗能力就会降低。在供电电压确定的情况下，差分信号对噪声的抵抗能力两倍于单端信号。

当信号传输距离较远时，差分信号的优势更明显。因为当发射器和接收器相距较远时，局部地的电压值可能存在差异，如果以“单端”方式进行传输，就会出现误差。而差分信号与“基准地”无关，因此可以获得一个更加准确的结果。

能有效抑制电磁干扰(EMI)

用通俗的话讲，就是对外界的影响较小。

这一优点和差分信号本身没有直接关系，而在于差分信号“平衡”的传输方式(balanced line)。

由于差分信号的Postive和Negative靠得很近且幅值相等，这两根线与地线耦合电磁场的幅值也相等。同时他们的信号极性相反，其电磁场将相互抵消。因此对外界的电磁干扰也小。

哪些地方会用到差分信号？

差分信号抗干扰能力强、对外界影响小，在高速数字串行接口中非常常见，比如说LVDS，TMDS，HDMI，DisplayPort，SDI，RS422，RS485，USB，SerialATA，FireWire等。

下面列举了常见的使用差分对的接口及其速率：

Serial ATA 1.5Gbit/s

Hypertransport 1.6Gbit/s

Infiniband 2.5Gbit/s

PCI Express 2.5Gbit/s

Serial ATARevision 2.0 2.4 Gbit/s

XAUI 3.125Gbit/s

Serial ATARevision 3.0 6 Gbit/s

PCI Express 2.0 5.0Gbit/s per lane

10 Gigabit Ethernet 10 Gbit/s (4个差分对，每对2.5 Gbit/s)

DDR SDRAM 3.2Gbit/s

高压差分信号(HVD)

最后再介绍一个新名词：High-voltagedifferential(HVD)信号，在电子行业，通常高于5V的电压都属于“高压”。

HVD的最大用途是增加信号的传输距离。举例来说，SCSI(SmallComputer System Interface)标准中定义的载有单端信号的电缆最大长度在1.5米到6米之间（根据传输速率不同），而HDV的设备其电缆的长度可以到达25米，几倍于单端信号的设备。

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