精华内容
下载资源
问答
  • 在XILINX中差分输入信号到单端信号的转换
  • 牛人关于差分信号与单端信号的精辟点评
  • 许多应用都要求通过高分辨率、差分输入ADC来转换单端模拟信号,无论是双极性还是单极性信号。本直流耦合电路可将单端输入信号转换为差分信号,适合驱动PulSAR系列ADC中的18位、1 MSPS器件AD7982.该电路采用单端转差...
  • 单端信号和差分信号的区别

    千次阅读 2020-06-18 16:06:35
    单端信号 单端信号是相对于差分信号而言的,单端输入指信号有一个参考端和一个信号端构成,参考端一般为地端。差分信号 差分传输是一种信号传输的技术,区别于传统的一根信号线一根地线的做法(单端信号),差分...

    单端信号

    单端信号是相对于差分信号而言的,单端输入指信号有一个参考端和一个信号端构成,参考端一般为地端。
    差分信号

    差分传输是一种信号传输的技术,区别于传统的一根信号线一根地线的做法(单端信号),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,相位相反。在这两根线上传输的信号就是差分信号。
    差分与单端信号比较

    差分信号与单端信号走线的做法相比,其优缺点分别是:
    优点
    1、抗干扰能力强。干扰噪声一般会等值、同时的被加载到两根信号线上,而其差值为0,即,噪声对信号的逻辑意义不产生影响。
    2、能有效抑制电磁干扰(EMI)。由于两根线靠得很近且信号幅值相等,这两根线与地线之间的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。
    3、时序定位准确。差分信号的接受端是两根线上的信号幅值之差发生正负跳变的点,作为判断逻辑0/1跳变的点的。而普通单端信号以阈值电压作为信号逻辑0/1的跳变点,受阈值电压与信号幅值电压之比的影响较大,不适合低幅度的信号。
     
    缺点

    若电路板的面积非常紧张,单端信号可以只有一根信号线,地线走地平面,而差分信号一定要走两根等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的线。这样的情况常常发生在芯片的管脚间距很小,以至于只能穿过一根走线的情况下。

    • 基本区别

    不说理论上的定义,说实际的。单端信号指的是用一个线传输的信号,一根线没参考点怎么会有信号呢?easy,参考点就是地啊。也就是说,单端信号是在一跟导线上传输的与地之间的电平差。那么当你把信号从A点传递到B点的时候,有一个前提就是A点和B点的地电势应该差不多是一样的,为啥说差不多呢,后面再详细说。     
      差分信号指的是用两根线传输的信号,传输的是两根信号之间的电平差。当你把信号从A点传递到B点的时候,A点和B点的地电势可以一样也可以不一样,但是A点和B点的地电势差有一个范围,超过这个范围就会出问题了。

     

    二、传输上的差别
    单端信号的优点是,省钱~方便~
      大部分的低频电平信号都是使用单端信号进行传输的。一个信号一根线,最后,把两边的地用一根线一连,完事。缺点在不同应用领域暴露的不一样,归结起来,最主要的一个方面就是,抗干扰能力差。
      首先说最大的一个问题,地电势差以及地一致性。大家都认为地是0V,实际上,真正的应用中地是千奇百怪变化莫测的一个东西,我想我会专门写一些地方面的趣事。比如A点到B点之间,有那么一根线,用来连接两个系统之间的地,那么如果这根线上的电流很大时,两点间的地电势可能就不可忽略了,这样一个信号,从A的角度看起来是1V,从B的角度看起来可能只有0.8V了,这可不是一个什么好事情,这就是地电势差对单端信号的影响。接着说地一致性。实际上很多时候这个地上由于电流忽大忽小,布局结构远远近近,  地上会产生一定的电压波动,这也会影响单端信号的质量。
      差分信号在这一点有优势,由于两个信号都是相对于地的 ,当地电势发生变化时,两个信号同时上下浮动(当然是理想状态下), 差分两根线之间的电压差却很少发生变化,这样信号质量不久高了吗?其次就是传输过程中的干扰,当一根导线穿过某个线圈时,且这根线圈上通着交流电时,这根导线上会产生感应电动势~~好简单的道理,实际上工业现场遇到的大部分。问题就是这么简单,可是你无法抗拒~ 如果是单端信号,产生多少,就是多少,这就是噪声你毫无办法。但是如果是差分信号,你就可以考虑拉,为啥呢,两根导线是平行传输的, 每根导线上产生的感应电动势不是一样吗,两个一减,他不久没了吗~ 确实,同样的情况下,传输距离较长时,差分信号具有更强的驱动能力、更强的抗干扰能力,同样的,当你传输的信号会对其他设备有干扰时,差分信号也比单端信号产生的信号相对小,也就是常说的EMI特性。

     

    • 使用时需要注意的

    由于差分比单端有不少好处,在模拟信号传输中很多人愿意使用差分信号,比如桥式应变片式力传感器,其输出信号满量程时有的也只有2mV,如果使用单端信号传输,那么这个信号只要电源的纹波就能把他吃光。所以实际上,都是用仪表运方进行放大后,再进行处理。而仪表运方正是处理差分信号最有力的几个工具之一。但是,使用差分信号时,一定要注意一个问题,共模电压范围。也就是说,这两根线上的电压,相对于系统的地,还是不能太大。你传输0.1V的信号没问题,但是如果一根是 1000.0 另外一根是 1000.1,那就不好玩了,问题在于,在很多场合下使用差分信号都是为了不让两个系统的地简单的共在一起,更不能把差分信号中的一根直接接在本地系统的地上,那不白费劲吗--又成单端了,那么如何抑制共模电压呢?其实也挺简单的,将两根线都通过一个足够大的电阻,连接到系统的地上。这就像一根拴在风筝上的线,我在地上跑跑跳跳,不会影响风筝的高度。

    但是你永远逃不出我的视线,而我的视线,在电子行业,叫共模电压范围,回答一个网友的问题:单端转差分怎么转。单单将单端信号用反向跟随器跟随并不是不行,但是差分信号被平白的放大了2倍~~ 常见的用仪表运方+普通运方搭建的单端转差分是个很好的例子。

    关于差分的五个常见误区
      1、认为差分信号不需要地平面作为回流路径,或者认为差分走线彼此为对方提供回流途径。造成这种误区的原因是被表面现象迷惑,或者对高速信号传输的机理认识还不够深入。差分电路对于类似地弹以及其它可能存在于电源和地平面上的噪音信号是不敏感的。地平面的部分回流抵消并不代表差分电路就不以参考平面作为信号返回路径,其实在信号回流分析上,差分走线和普通的单端走线的机理是一致的,即高频信号总是沿着电感最小的回路进行回流,最大的区别在于差分线除了有对地的耦合之外,还存在相互之间的耦合,哪一种耦合强,那一种就成为主要的回流通路.在PCB电路设计中,一般差分走线之间的耦合较小,往往只占 10~20%的耦合度,更多的还是对地的耦合,所以差分走线的主要回流路径还是存在于地平面。当地平面发生不连续的时候,无参考平面的区域,差分走线之间的耦合才会提供主要的回流通路,尽管参考平面的不连续对差分走线的影响没有对普通的单端走线来的严重,但还是会降低差分信号的质量,增加 EMI,要尽量避免。也有些设计人员认为,可以去掉差分走线下方的参考平面,以抑制差分传输中的部分共模信号,但从理论上看这种做法是不可取的,阻抗如何控制?不给共模信号提供地阻抗回路,势必会造成 EMI 辐射,这种做法弊大于利。
      2、认为保持等间距比匹配线长更重要。在实际的PCB布线中,往往不能同时满足差分设计的要求。由于管脚分布,过孔,以及走线空间等因素存在,必须通过适当的绕线才能达到线长匹配的目的,但带来的结果必然是差分对的部分区域无法平行。PCB 差分走线的设计中最重要的规则就是匹配线长,其它的规则都可以根据设计要求和实际应用进行灵活处理。
      3、认为差分走线一定要靠的很近。让差分走线靠近无非是为了增强他们的耦合,既可以提高对噪声的免疫力,还能充分利用磁场的相反极性来抵消对外界的电磁干扰。虽说这种做法在大多数情况下是非常有利的,但不是绝对的,如果能保证让它们得到充分的屏蔽,不受外界干扰,那么我们也就不需要再让通过彼此的强耦合达到抗干扰和抑制 EMI 的目的了。如何才能保证差分走线具有良好的隔离和屏蔽呢?增大与其它信号走线的间距是最基本的途径之一,电磁场能量是随着距离呈平方关系递减的,一般线间距超过4 倍线宽时,它们之间的干扰就极其微弱了,基本可以忽略。此外,通过地平面的隔离也可以起到很好的屏蔽作用,这种结构在高频的(10G 以上)IC封装PCB 设计中经常会用采用,被称为CPW结构,可以保证严格的差分阻抗控制(2Z0)。

    差分走线也可以走在不同的信号层中,但一般不建议这种走法,因为不同的层产生的诸如阻抗、过孔的差别会破坏差模传输的效果,引入共模噪声。此外,如果相邻两层耦合不够紧密的话,会降低差分走线抵抗噪声的能力,但如果能保持和周围走线适当的间距,串扰就不是个问题。在一般频率(GHz 以下),EMI 也不会是很严重的问题,实验表明,相距 500Mils 的差分走线,在3 米之外的辐射能量衰减已经达到 60dB,足以满足 FCC的电磁辐射标准,所以设计者根本不用过分担心差分线耦合不够而造成电磁不兼容问题。
    4、差分曼切斯特编码并不是差分信号的一种,它指的是用在每一位开始时的电平跳变来表示逻辑状态“0”,不跳变来表示逻辑状态“1”。但每一位中间的跳变是用来做同步时钟,没有逻辑意义。
    5、双绞线上面走的不一定是差分信号,单端信号在双绞线上的电磁辐射也比平行走线的辐射小。

     

    展开全文
  • 许多应用都要求通过高分辨率、差分输入ADC来转换单端模拟信号,无论是双极性还是单极性信号。本直流耦合电路可将单端输入信号转换为差分信号,适合驱动PulSAR系列ADC中的18位、1.33 MSPS器件AD7984。该电路采用单端...
  • 本文为不同变化范围的差分、单端、单极性和双极性信号提供简便但高性能的 ADC 输入驱动器解决方案,本文的所有电路采用了 LTC2383-16 ADC 单独工作或与 LT6350 ADC 驱动器一起工作来实现 92dB SNR.  LTC2383-16 是...
  • 许多应用都要求通过高分辨率、差分输入ADC来转换单端模拟信号,无论是双极性还是单极性信号。本直流耦合电路可将单端输入信号转换为差分信号,适合驱动PulSAR系列ADC中的18位、1.33 MSPS器件AD7984。该电路采用单端...
  • 该电路采用单端转差分驱动器ADA4941-1 和超低噪声5.0 V基准电压源ADR435 ,可以接受许多类型的单端输入信号,包括高压至低压范围内的双极性或单极性信号。整个电路均保持直接耦合。如果需要重点考虑电路板空间,可以...
  • 单端信号以“地”为参考点,用对地电压的变化来表达信号。 双端/差分信号用两根线传输,两根线上的电压幅值相同极性相反,即互相为参考点。 单端信号简单,成本低,但容易受外界的干扰。双端信号在耦合到外部干扰时...

    “单端”、“双端/差分”指的是信号传输方式,跟单声道、立体声无关。

    单端信号以“地”为参考点,用对地电压的变化来表达信号。

    双端/差分信号用两根线传输,两根线上的电压幅值相同极性相反,即互相为参考点。

    单端信号简单,成本低,但容易受外界的干扰。双端信号在耦合到外部干扰时,因两根线上耦合到的干扰大致相同(这可以用技术手段保证,比如采用双绞线传输),在信号合成为单端信号时,因采用的是“减法”,所以干扰会被抵消,从而具有远比单端信号强的抗干扰性;

    凡需要长距或高速传输的信号都会采用差分方式,不管是不是音频信号。比如485总线、CAN总线、计算机里的SATA硬盘接口、串行PCI总线、高速USB接口等的数字信号传输均使用差分模式,而早期数字信号的传输则是单端的,比如过去PC里用的232串口、IDE硬盘接口、AT及PCI总线、低速USB接口等。

    展开全文
  • 单端信号与差分信号的区别?

    千次阅读 2020-03-10 15:46:14
    一、基本区别 不说理论上的定义,说实际的,单端信号指的是用一个线传输的信号,一根线没参考点怎么会有信号呢?easy,参考点就是地呀,也就是说,单端信号是在一跟导线上传输的与地之间的电平差,那么当你把信号从A...

    一、基本区别 不说理论上的定义,说实际的,单端信号指的是用一个线传输的信号,一根线没参考点怎么会有信号呢?easy,参考点就是地呀,也就是说,单端信号是在一跟导线上传输的与地之间的电平差,那么当你把信号从A点传递到B点的时候,有一个前提就 多是一样的,为啥说差不多呢,后面再详细说。差分信号指的是用两根线传输的信号,传输的是两根信号之间的电平差。当你把信号从A点传递到B点的时候 也可以不一样,但是A点和B点的地电势差有一个范围,超过这个范围就会出问题了。

    二、传输上的差别   单端信号的优点是,省钱~方便~大部分的低频电平信号都是使用单端信号进行传输的。一个信号一根 连,完事。 缺点在不同应用领域暴露的不一样,归结起来,最主要的一个方面就是,抗干扰能力差。 首先说最 地一致性。大家都认为地是0V,实际上,真正的应用中地是千奇百怪变化莫测的一个东西,我想我会专门写一些 之间,有那么一根线,用来连接两个系统之间的地,那么如果这根线上的电流很大时,两点间的地电势可能就不 角度看起来是1V,从B的角度看起来可能只有0.8V了,这可不是一个什么好事情,这就是地电势差对单端信号的 接着说地一致性。实际上很多时候这个地上由于电流忽大忽小,布局结构远远近近地上会产生一定的电压波 量。差分信号在这一点有优势,由于两个信号都是相对于地的当地电势发生变化时,两个信号同时上下浮动(当 之间的电压差却很少发生变化,这样信号质量不久高了吗?其次就是传输过程中的干扰,当一根导线穿过某个线 电时,这根导线上会产生感应电动势~~好简单的道理,实际上工业现场遇到的大部分问题就是这么简单,可是

    展开全文
  • 导读: 本文介绍了一种无需精密电阻的DAC输出转换为单端信号的电路设计方案。
  • 该电路采用单端转差分驱动器ADA4941-1 和超低噪声5.0 V基准电压源ADR435 ,可以接受许多类型的单端输入信号,包括高压至低压范围内的双极性或单极性信号。整个电路均保持直接耦合。如果需要重点考虑电路板空间,可以...
  • 匹配传感器输出和ADC输入...本文为不同变化范围的差分、单端、单极性和双极性信号提供简便但高性能的ADC输入驱动器解决方案,其中所有电路采用了LTC2383-16 ADC单独工作或与LT6350 ADC驱动器一起工作来实现92dB SNR。
  • 行业分类-电信-将单端信号转换为差分信号的系统和方法.rar
  • 在XILINX中差分输入信号到单端信号的转换 一 理论基础: 1理论: 差分传输是一种信号传输技术,区别于传统的一根信号线一根地线的做法,差分传输如图所示,在这两根线上都传输信号,这两个信号的振幅相等,相位...

    在XILINX中差分输入信号到单端信号的转换

    一 理论基础:

    1理论:

    差分传输是一种信号传输技术,区别于传统的一根信号线一根地线的做法,差分传输如图所示,在这两根线上都传输信号,这两个信号的振幅相等,相位相反,在这两根线上的传输的信号就是差分信号。信号的接收端比较这两个电压的差值来判断发送端发送的是0还是1。在电路板上,差分走线必须是等长、等宽、紧密靠近,且在同一层面的两根线。

     

          2好处:

    1) 能够很容易地识别小信号,从差分信号恢复信号值在很大程度上与“地”的精确值无关,而在某一范围内。

    2) 差分信号对外部电磁干扰是高度免疫。一个干扰源几乎相同程度地影响差分信号的每一端,电压差异决定信号值,将忽略在两个导体上出现的任何同样干扰。

    3) 在一个单电源系统中能够精确地处理‘双极’信号。

    在fpga中采用的差分信号应用的比较多。

     

    二 XILINX FPGA中差分信号的使用方法

       在一个module模块中讲述差分信号转换到单端信号的方法

       1 在代码中的定义

       module chafen(

                                      clk_p,

                                      clk_n

                                      iin_p,

                                      iin_n,

                                      qin_p,

                                      qin_n,

                                       …

                          );

    Input clk_p;

    Input clk_n;

    Input [2:0] iin_p;

    Input [2:0] iin_n;

    Input [2:0] qin_p;

    Input [2:0] qin_n;

    Wire [1:0]iin;

    Wire [1:0]qin;

    Wire clk;

    //对差分时钟采用IBUFGDS IP核去转换

    IBUFGDS CLK_U(

                 .I(clk_p),

                 .IB(clk_n),

                 .O(clk)

    );

    //对差分信号采用IBUFDS IP核去转换

    IBUFDS Iin_u0 (

                    .I(iin_p[0]),

                      .IB(iin_n[0]),

                      .O(iin[0])

                      );

     IBUFDS Iin_u1 (

                      .I(iin_p[0]),

                      .IB(iin_n[0]),

                      .O(iin[0])

                      );

     IBUFDS Qin_u0 (

                      .I(qin_p[0]),

                      .IB(qin_n[0]),

                      .O(qin[0])

                      );

     IBUFDS Qin_u1 (

                     .I(qin_p[1]),

                     .IB(qin_n[1]),

                     .O(qin[1])

                      );

    Endmodule

    这个模块的时钟差分信号和数据差分信号在xilinx提供的IP下转换成单端信号以供后面的数据处理使用。

    三 XILINX FPGA中差分信号在planAhead使用方法

      在工程中编译完代码后,对管脚进行约束,点击

    后进入planAhead界面,你会发现这些差分信号和普通的信号有一定差异的,差分信号的输入是成对分配的,并且I/O标准是默认LVDS模式,(注意:要是不对差分信号进行IP核的差分信号转化,I/O标准下拉框是没有LVDS模式),如下图所示;

    在对iin_p[13], iin_n[13]在同一行中,根据自己板子的原理图对iin_p[13]进行管脚分配,分配完后发现iin_n[13]也自动按照原理图分配了引脚,所以只需要对iin_p[13]进行分配就可以了,差分的管脚分配是成对分配的,只要分配好了一个,另一个会自动分配好,所以不用担心另一个信号iin_n[13]怎么分配的问题。

    在分配好三个管脚后,在package界面看到下图的样子,显示已经分配了这留个引脚。

     

                   

    在这里就讲述完差分信号的在ISE软件中的转换问题,生成单端信号可供使用,信号的抗干扰性能也提高了,所以FPGA中使用差分信号也增多了,这些是在项目实践遇到的问题,在网上的可供查阅的资料也不多,借此机会将自己的遇到的问题和解决的方法 记录下来可供后续遇到这类问题的学习者参考,能够快速解决此类问题,快速进步。有什么好的建议请回信haitun200@126.com.

    展开全文
  • Mentor_单端信号过孔间串扰的时域和频域分析
  • FPGA的差分单端信号的转换原语

    千次阅读 2020-07-29 19:55:01
    具体如何设置差分对在7 Series FPGA &...用OBUFDS原语(Primitive)可以进行单端转差分输出,其实使用该原语就是在FPGA IO Bank使用了一个LVDS发送器。 对应的,用IBUFDS原语可以进行差分信号的接收,...
  • Mentor_单端信号过孔间串扰的时域和频域分析.pdf
  • 支持差分信令和单端信号的音频接口设计、电子技术,开发板制作交流
  • 单端信号早期的数字总线大部分使用单端信号做信号传输,如TTL/CMOS信号都是单端信号。所谓单端信号,是指用一根信号线的高低电平的变化来进行0、1信息的传输,这个电平的高低变化是相对于其公共的参考地平面的。单端...
  • PCIE 单端信号和差分信号

    千次阅读 2018-06-20 15:39:46
    单端信号单端信号是相对于差分信号而言的,单端输入指信号有一个参考端和一个信号端构成,参考端一般为地端。差分信号差分传输是一种信号传输的技术,区别于传统的一根信号线一根地线的做法(单端信号),差分传输在...
  • 单端与差分信号

    千次阅读 2019-09-16 21:15:52
    单端信号与差分信号。 Single-Ended 单端信号 单端信号单端信号是仅有一条信号线与一个参考地线(平面)。单端信号关心的是信号线与地的差值。 差分信号 差分信号 差分信号是具有两条数据信号线,一个参考...
  • 单端输入指信号有一个参考端和一个信号端构成,参考端一般为地端,差分是将单端信号进行差分变换,输出两个信号,一个和原信号同相,一个和原信号反相。差分信号有较强的抗共模干扰能力,适合较长距离传输,单端信号...
  • 1. IQ信号: (1)IQ信号即同相正交信号,I为in-phase,Q为quadrature,与I的相位相差了90度。 (2)因为信号在传输的时候需要的是单一信道、单一频率,因此在最早的通讯技术中往往选择通过滤波器滤掉另外一个频率...

空空如也

空空如也

1 2 3 4 5 ... 20
收藏数 129,826
精华内容 51,930
关键字:

单端信号