差分輸出與單端輸出的差別

差分輸出

差分輸出是一種電路設計技術，主要用于提取信號的變化情況，以及對信號進行放大和處理。差分輸出將輸入信號通過差動放大器進行放大，然后輸出兩個相位相反的信號。

這種方式具有高共模抑制比和噪音抑制能力強的特點，能夠減小干擾對輸出信號的影響。差分輸出方式的基本原理是通過比較兩個輸入信號的差異來提取有用的信息。

差分輸入信號會通過差分放大器進行放大，并形成差分輸出信號。這種設計方法可以使得共模噪聲被抑制，而信號差異被放大，從而提高信號的有效性。

差分輸出在電路設計中具有多種優勢。首先，它可以提高信號精度，去掉共有的誤差干擾。在差分輸入中，將兩個輸入端的差值作為信號，這樣可以免去一些誤差，如電源偏差、線路阻抗不匹配等。其次，差分輸出對外部電磁干擾（EMI）是高度免疫的。

一個干擾源幾乎相同程度地影響差分信號對的每一端。既然電壓差異決定信號值，這樣將忽視在兩個導體上出現的任何同樣干擾。除了對干擾不大靈敏外，差分信號比單端信號生成的EMI還要少。此外，差分輸出還可以從容精確地處理“雙極”信號。在一個單電源系統，能夠通過正確地分布虛地來處理“雙極”信號。

所有電路中都需要一個完整的電流回路才能正常運作，對于單端電路而言，信號通過單根導線傳送到接收器，信號是在一根導線傳輸的與地之間的電平差，這種方案的不足之處在于，如果接地平面上存在噪音，就會影響到鏈接到的所有電路。而差分信號使用兩根導線或PCB走線。

第二根導線或走線提供了電流的回路，這跟導線上的信號（即互補信號）相對于真實信號有180度的相位差，與單端信號傳輸不同，差分信號的回路是專門為該電路而設的。

　　差分輸出的工作原理：

　　1. 差分發生器：差分發生器是產生差分輸出信號的關鍵組件。它通常由一個晶振或振蕩電路驅動一個差分放大器組成。晶振或振蕩電路為差分放大器提供輸入信號，然后通過放大器產生正相位和反相位兩個信號。正相位信號和反相位信號的電壓幅值相等但極性相反。

　　2. 差分傳輸線路：差分傳輸線路用于將差分輸出信號從發生器傳輸到接收端。差分傳輸線路通常由一對平行布置的導線組成，一根傳輸正相位信號，另一根傳輸反相位信號。由于兩個信號在傳輸過程中保持相互平衡，因此可以減少信號的干擾和傳輸損耗。

　　3. 差分接收器：差分接收器用于接收和解碼差分輸出信號，將其轉換為單端信號以供后續電路使用。差分接收器由兩個輸入端和一個輸出端組成。在接收端，正相位信號和反相位信號經過差分放大和差分解碼后，得到了一個解碼后的單端信號。

　　差分輸出的優勢在于其較強的抗傳輸線路噪聲和干擾的能力。正相位和反相位信號之間的差異可用于消除共模噪聲和抑制干擾信號。此外，差分輸出還可以提高信號的抗干擾能力和信號完整性。

審核編輯：黃飛