什么是差分信号?差分信号传输原理差分信号只是使用两根信号线传输一路信号,依靠信号间电 压差开展判决的电路,既可以是模拟信号,也可以是数字信 号实际的信号都是模拟信号,数字信号只是模拟信号用门 限电平量化后的取样结果因此差分信号对于数字和模拟信 号都可以定义一个差分信号是用一个数值来表示两个物理量之间的 差异从严格意义上来讲,所有电压信号都是差分的,因为 一个电压只能是相对于另一个电压而言的在某些系统里, 系统“地"(GND)被用作电压基准点当“地”当作电压测 量基准时,这种信号规划被称之为单端的我们使用该术语 是因为信号是用单个导体上的电压来表示的VDS不是传输速率快,是抗干扰能力强有信号时,一 棵线电压+V,另一棵线电压-v,接收端获得的信号是两者的 差值+V-(-V)=2V外界的干扰信号在两棵线***上的是同样 幅度和极性的+v信号,在接收端差值的过程中互相抵消了 由于抗干扰能力强,数字信号不易出错,可以防止因校验出 错引起的重发,从这个意义上说差分信号传输速率差分的概念在《模拟电路》课程里已经学习过了差分 信号是一对大小相等而极性相反的对称信号,差分信号用于 传输有用的信号共模信号是作用于差分信号线上的一对大 小相等极性也一样的信号,共模信号往往来自于外部干扰。
差分信号在接收端是靠差分放大器来检测的差分放大器只 对两路输入信号之间的差值起放大作用,而对两路输入信号共同对地的电位不起作用差分传输的信号能够对外部干扰能够起到很强的抗干 扰能力原始的输入信号经过倒相器和缓冲器之后形成一对大 小相等而极性相反的差分信号对模拟信号,倒相器可以用 运算放大器的反相比例放大电路来实现,缓冲器可以用运算 放大器的同相跟随电路来实现对数字信号,可以分别用“非 门”逻辑和同相缓冲器来实现差分信号在PCB(印制线路板)上被安排成“密近平行线” (PCB布线要领!),用电缆连接两台设备时那么采用并行排线或 双绞线在差分信号传输过程中会遇到外部干扰信号,但是, 由于两根差分信号线始终在一起,因此干扰信号一般都会同 时作用在两根信号线上,形成叠加在两根信号线上大小相等 相位也一样的共模信号到了接收端,差分放大器只对差分信号(有用信号)敏感, 而对共模信号(干扰信号)形成抑制这样,差分传输的信号 就具备了很强的抗干扰能力,因此特别适用于中远距离通信 或高速通信相比之下,UART的两根信号线TXD和RXD就不 适合于远距离通信,因为不是差分信号,所以一旦遇到外部 干扰,信号就会严重畸变,在接收端因无法区分有用信号的 和干扰信号而会形成大量的误码。
要掌握RS-485通信的基本原理,就首先要明白什么是 “差分信号差分的概念在《模拟电路》课程里已经学习 过了差分信号是一对大小相等而极性相反的对称信号,差 分信号用于传输有用的信号共模信号是作用于差分信号线 上的一对大小相等极性也一样的信号,共模信号往往来自于 外部干扰差分信号在接收端是靠差分放大器来检测的差 分放大器只对两路输入信号之间的差值起放大作用,而对两 路输入信号共同对地的电位不起作用差分传输的信号能够对外部干扰能够起到很强的抗干 扰能力原始的输入信号经过倒相器和缓冲器之后形成一对大 小相等而极性相反的差分信号对模拟信号,倒相器可以用 运算放大器的反相比例放大电路来实现,缓冲器可以用运算 放大器的同相跟随电路来实现对数字信号,可以分别用“非 门”逻辑和同相缓冲器来实现差分信号在PCB (印制线路板)上被安排成“密近平行 线”(PCB布线要领!),用电缆连接两台设备时那么采用并行排 线或双绞线在差分信号传输过程中会遇到外部干扰信号, 但是,由于两根差分信号线始终在一起,因此干扰信号一般 都会同时作用在两根信号线上,形成叠加在两根信号线上大 小相等相位也一样的共模信号到了接收端,差分放大器只对差分信号(有用信号)敏 感,而对共模信号(干扰信号)形成抑制。
这样,差分传输 的信号就具备了很强的抗干扰能力,因此特别适用于中远距 离通信或高速通信相比之下,UART的两根信号线TXD和 RXD就不适合于远距离通信,因为不是差分信号,所以一旦 遇到外部干扰,信号就会严重畸变,在接收端因无法区分有 用信号的和干扰信号而会形成大量的误码SP485是美国知名半导体制造商Sipex公司基于差分信 号传输原理的RS-485通信专用芯片SP485工作于半双工模 式,输入和输出不能同时开展/RE是输入使能信号,低电 平有效;DE是输出使能信号,高电平有效;R0和DI分别接 主机的输入和输出一般/RE和DE可以一起接在MCU的某个 控制I/O上,可随时切换收发方向"和B是两路差分信号, 能够输入或输出操作半双工的RS-485显然不够方便,但一大好处只有 两根信号线,在做长距离设备互联时可以大量节省线材 Sipex半导体的另外一款RS-485芯片SP490是全双工的,可 直接把UART的RXD和TXD分开地转换成差分信号,使用非 常方便。