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差分信号
差分信号（上）
编辑笔记：本文的原作者为Douglas Brooks，由思科CAD工程师乔锐翻译。
文章副标题为：差分的差。本文档的著作全归属原作者Douglas Brooks博士及
UltraCAD Des模”噪声，而电路对此是
（理论上）免疫的。如果导线是“缠绕”（比如双绞线）的，那么对噪声的免疫
性就更好。因为我们不能方便地将印制板上的差分走线缠绕起来，把它们尽可能
地靠近走线就是最好的办法了。
紧挨着布线的差分对彼此紧密耦合。这种互耦减少了 EMI 辐射，特别是与单
端走线相比。你可以把这个认为是每根走线的辐射彼此大小相等且极性相反， 这
样彼此的输出就相互抵消了，就像在双绞线中一样！差分走线彼此越靠近，耦合
越强，EMI 辐射的可能性就越小。
缺陷
差分电路的主要缺陷是走线的增加。因此，如果你的应用中这些优点没有一
个是特别重要的，那么就不值得为差分信号以及附带的布线考虑增加面积。但是
如果这些优点在你的电路中产生了显著的性能差异， 那么增加的布线面积就是我
们付出的代价。
重要结论
差分线彼此耦合。这种耦合影响了走线的对外阻抗，因此端接方法 （关于
这个问题的讨论以及如何计算差分阻抗请参见脚注 2）所用的差分阻抗的计算是
困难的。在这里国家半导体有一些参考，Polar Instruments 提供了一个独立的
计算器（是收费的）可以计算许多不同结构 差分走线的差分阻抗。高端设计工
具包也能计算差分阻抗。电源分割也更容易处理 2。差分电路在低压信号的应用中是非常有益的。如果信
号电平非常低，或者如果信噪比是个问题，那么差分信号可以有效地倍增信号电
平（+v-(-v)=2v）。差分信号和差分放大器通常用于信号电平非常低的系统的输
入级。
差分接收器往往对输入信号电平的差敏感，但是常常被设计为对输入的共模
偏移不敏感。因此在强噪声环境中差分信号往往比单端信号有着更好的性能。
相比单端信号（以一个不太精确的受电路板其他位置的噪声的干扰的信号为
参考）差分信号（彼此互为参考）的翻转时序可以更精确地设定。差分对的交叉
点定义得非常精确（图 1）。单端信号位于逻辑 1 和逻辑 0 之间的交叉点受制
于（举例）噪声、噪声门限以及门限检测问题。等等

重要假设
差分信号的一个重要方面常常被工程师或者设计人员忽略，甚至有时被误
解。我们从两条广为人知的规则开始：（a）电流在一个闭合的环路内流动以及
（b）电流在环路内处处相等。
考虑差分对的“正”走线。电流沿走线流动并且必须在一个环路内流动，通
常从地返回。另外一根走线中的负信号也必须在一个环路内流动，通常也从地返
回。这很容易明白如果我们暂时想象一个差分