嚴格意義上來說，所有的電壓信號都是“差分”的，因為一個電壓總是相對另一個電壓而言。但大部分情況下，我們會把“地”作為電壓基準點，從而測得另一個電壓值，這種信號被稱為單端信號。由于是和“地”做比較，單端信號在PCB上的表現(xiàn)通常只有一根導線。

差分傳輸是一種信號傳輸?shù)募夹g(shù)，區(qū)別于傳統(tǒng)的一根信號線一根地線的做法，差分傳輸在這兩根線上都傳輸信號，這兩個信號的振幅相等，相位相差180度。在這兩根線上傳輸?shù)男盘柧褪遣罘中盘枴?

差分信號在PCB上的表現(xiàn)會有兩根導線。來源一般有兩種：1.傳導干擾(傳導噪聲)：主要就是地端電位不穩(wěn)定帶來干擾，地端電位如果發(fā)生抖動，那地端與信號線間的電壓就會不穩(wěn)定也就是共模電壓不穩(wěn)定，即產(chǎn)生了共模干擾。若兩根線上的共模干擾電壓不一致，則會使這兩根信號線的差值發(fā)生抖動，引起差模干擾。常將信號線做成雙絞線(差分輸入)的原因就是讓兩根信號線的空間位置相對接近，使它們的共模干擾電壓一致從而盡可能的消除差模干擾;2.空間耦合干擾(輻射噪聲)：空間中變化的電磁場在信號線上產(chǎn)生電壓帶來共模和差模干擾。

優(yōu)點：1.抗干擾能力強：干擾噪聲一般會等值、同時的被加載到兩根信號線上，而其差值為0，即，噪聲對信號的邏輯電平不產(chǎn)生影響;2.能有效抑制電磁干擾(EMI)：由于兩根線靠得很近且信號幅值相等，這兩根線與地線之間的耦合電磁場的幅值也相等，同時他們的信號極性相反，其電磁場將相互抵消，因此對外界的電磁干擾也小;3.時序定位準確：差分信號的接收端是兩根線上的信號幅值之差發(fā)生正負跳變的點作為判斷邏輯0/1跳變點的。而普通單端信號以閾值電壓作為信號邏輯0/1的跳變點，受閾值電壓與信號幅值電壓之比的影響較大，不適合低幅度的信號。

缺點：若電路板的面積非常緊張，單端信號可以只有一根信號線，地線走地平面，而差分信號一定要走兩根等長、等寬、緊密靠近、且在同一層面的線。這樣的情況常常發(fā)生在芯片的管腳間距很小，以至于只能穿過一根走線的情況下。

差分信號與單端信號走線的基本概念和區(qū)別如下?：

單端信號走線

單端信號是指使用一根信號線和一根參考線(通常是地線)進行信號傳輸。單端信號的參考端是地端，信號通過計算信號端口和地端的電平差來獲取。單端信號的優(yōu)點是簡單、成本低，適合低頻信號傳輸。然而，單端信號的抗干擾能力較差，容易受到外界噪聲的影響?12。

差分信號走線

差分信號傳輸技術(shù)使用兩根線同時傳輸信號，這兩根線的信號振幅相等但相位相反。差分信號的接收端通過比較這兩根線上信號的差值來判斷邏輯狀態(tài)。差分信號的優(yōu)點包括：

?抗干擾能力強?：由于兩根線上的信號相互耦合，外界噪聲會同時影響兩根線，因此差分信號對共模噪聲具有很好的抑制作用。

?能有效抑制電磁干擾(EMI)?：兩根信號線極性相反，它們對外輻射的電磁場可以相互抵消，減少對外部環(huán)境的干擾。

?時序定位準確?：差分信號的開關(guān)變化位于兩個信號的交點，受工藝和溫度影響小，適合低幅度信號的電路?12。

應(yīng)用場景和優(yōu)缺點比較

?單端信號?適用于低頻信號傳輸，成本低，布線簡單。缺點是抗干擾能力差，容易受到外界噪聲的影響。

?差分信號?適用于高頻信號傳輸，抗干擾能力強，能有效抑制EMI，時序定位準確。缺點是需要兩根等長、等寬、緊密靠近的走線，布線復雜且成本較高?12。

差分信號和普通的單端信號走線相比，最明顯的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下三個方面：

抗干擾能力強，因為兩根差分走線之間的耦合很好，當外界存在噪聲干擾時，幾乎是同時被耦合到兩條線上，而接收端關(guān)心的只是兩信號的差值，所以外界的共模噪聲可以被最大程度抵消。

能有效的抑制EMI，同樣的道理，由于兩根信號的極性相反，他們對外輻射的電磁場可以相互抵消，耦合的越緊密，泄放到外界的電磁能量也越少。

時序定位精確，由于差分信號的開關(guān)變化是位于兩個信號的交點，而不像普通單端信號依靠高低兩個閾值電壓判斷，因而受工藝，溫度的影響小，能降低時序上的誤差，同時也更適合于低幅度信號的電路。目前流行的LVDS就是指這種小振幅差分信號技術(shù)。

差分信號與單端信號的區(qū)別

單端信號指的是用一個線傳輸?shù)男盘?，一根線沒參考點怎么會有信號呢?參考點就是地啊。也就是說，單端信號是在一跟導線上傳輸?shù)呐c地之間的電平差。那么當你把信號從A點傳遞到B點的時候，有一個前提就是A點和B點的地電勢應(yīng)該差不多是一樣的。

差分信號指的是用兩根線傳輸?shù)男盘?，傳輸?shù)氖莾筛盘栔g的電平差。當你把信號從A點傳遞到B點的時候，A點和B點的地電勢可以一樣也可以不一樣，但是A點和B點的地電勢差有一個范圍，超過這個范圍就會出問題了。

一個差分信號是用一個數(shù)值來表示兩個物理量之間的差異。從嚴格意義上來講，所有電壓信號都是差分的，因為一個電壓只能是相對于另一個電壓而言的。在某些系統(tǒng)里，系統(tǒng)地被用作電壓基準點。當?shù)禺斪麟妷簻y量基準時，這種信號規(guī)劃被稱之為單端的。我們使用該術(shù)語是因為信號是用單個導體上的電壓來表示的。

另一方面，一個差分信號作用在兩個導體上。信號值是兩個導體間的電壓差。盡管不是非常必要，這兩個電壓的平均值還是會經(jīng)常保持一致。我們用一個方法對差分信號做一下比喻，差分信號就好比是蹺蹺板上的兩個人，當一個人被蹺上去的時候，另一個人被蹺下來了 - 但是他們的平均位置是不變的。繼續(xù)蹺蹺板的類推，正值可以表示左邊的人比右邊的人高，而負值表示右邊的人比左邊的人高。0 表示兩個人都是同一水平。這兩個蹺蹺板用一對標識為V+和V-的導線來表示。當V+》V-時，信號定義成正極信號，當V+《V-時，信號定義成負極信號。