差分信号是一种在电子学和通信中广泛使用的技术，它通过传输两个等幅、反相的信号来提高信号的抗干扰能力。下面是关于差分信号的基本原理、简介以及应用的详细解释：
基本原理
差分信号的核心原理是利用两个信号之间的差异来传输信息，而不是单个信号的绝对值。在差分信号中，有两条线路，一条称为正信号（+），另一条称为负信号（-）。这两条线路上传输的信号是等幅的，但相位相反。
例如，如果正信号是 V，那么负信号就是 -V。当接收端接收到这两个信号时，它会计算两者之间的差值。由于外界的干扰（如电磁干扰）通常同时影响两条线路，因此差值不会受到干扰的影响，从而提高了信号的可靠性。
简介
差分信号的概念可以追溯到19世纪，但直到20世纪末，随着电子设备速度的提高和对信号完整性要求的增加，差分信号在高速通信和数据传输中变得越来越重要。
差分信号有以下几个关键特点：
- 抗干扰性：由于差分信号的抗干扰特性，它在长距离传输和高速数据传输中非常有用。
- 信号完整性：差分信号有助于保持信号的完整性，减少信号失真。
- 功率效率：在某些情况下，差分信号可以提高功率传输效率。
- 简化设计：差分信号可以简化电路设计，因为不需要复杂的匹配或平衡技术。
应用
差分信号在许多领域都有应用，包括但不限于：
- 高速串行通信：如USB、SATA、Ethernet等，它们利用差分信号来提高数据传输速率和可靠性。
- 无线通信：在无线通信中，差分信号可以提高信号的接收质量。
- 模拟信号传输：在模拟信号传输中，差分信号用于减少噪声和提高信号的信噪比。
- 医疗设备：在医疗成像和监测设备中，差分信号有助于提高信号的准确性和稳定性。
- 消费电子：在消费电子产品中，如音频和视频传输，差分信号可以减少电磁干扰，提高音质和画质。
差分对
差分对是实现差分信号的物理基础，它由一对平行的导线组成，这两条导线上传输的信号是等幅反相的。差分对的设计需要考虑许多因素，包括导线的长度、间距、阻抗匹配等，以确保信号的完整性和最小化串扰。
在设计差分信号系统时，工程师会特别注意差分对的布局和走线，以减少串扰和提高信号的抗干扰能力。
结论
差分信号是一种强大的技术，它通过传输两个等幅反相的信号来提高信号的抗干扰能力和可靠性。这种技术在高速和长距离数据传输中尤为重要，并且在现代电子和通信系统中得到了广泛的应用。
参考资料
- 技术干货 | 细说差分信号 - 知乎 (zhihu.com)
- Kimi人工智能