Co je diferenciální signalizace?

Diferenční signalizace je technika pro elektronický přenos informací pomocí dvou různých signálů. Pro srovnání, jednostranná signalizace používá pouze jeden signál. Diferenční signalizace je účinná pro analogovou i digitální signalizaci. Některé zvukové systémy stále používají analogové systémy, ale většina komunikačních protokolů, jako je Ethernet, Universal Serial Bus (USB), RS-422 a RS-485, používá digitální signalizaci.

Přijímač znovu sestavuje původní signál odečtením rozdílu napětí mezi dvěma vysílanými signály. Tato technika umožňuje přijímači ignorovat absolutní napětí signálů, které se může značně lišit, když se pohybují mezi vysílačem a přijímačem. Proto je diferenciální signalizace mnohem spolehlivější metodou elektronického přenosu informací než signalizace na jednom konci.

Diferenční signalizace má dvojnásobnou odolnost proti šumu jako signalizace s jedním koncem. To je výhoda u elektronických zařízení s nízkým napětím, jako jsou mobilní a přenosné telefony. Tato zařízení pokračují v trendu směrem k nízkým napětím, aby se snížilo nežádoucí záření a šetřila energie.

Vysoká logická úroveň v digitálním systému s jedním koncem je napájecí napětí (Vs). Nízká logická úroveň v tomto systému je zemní napětí, nebo 0 voltů (V). Rozdíl mezi těmito dvěma úrovněmi napětí je proto Vs - 0 V = Vs. Napětí v páru diferenciálních signálů mají stejnou velikost, ale opačnou polaritu, takže napětí jsou + V a –V. To znamená, že rozdíl napětí mezi dvěma signály je (+ Vs) - (–Vs) = 2Vs , čímž se zdvojnásobí odolnost signálu proti šumu.

Jednostranné signály, jako je RS-232, mají tu výhodu, že vyžadují pouze jeden vodič. Napětí alespoň 12 voltů označuje signál a napětí menší než tři volty označuje nedostatek signálu. To poskytuje určitou odolnost proti šumu pro signál s jedním koncem, protože přírodní zdroje elektřiny zřídka produkují tři volty.

Hlavní nevýhodou jednostranného signálu je to, že nemůže fungovat při vysoké rychlosti. Indukčnost a kapacita jsou elektrické efekty, které mají tendenci rušit vysokofrekvenční signály, čímž omezují rychlost jednostranného signálu. Tento typ signálu také vyžaduje vyšší úrovně napětí, aby se zabránilo vysoké míře chyb během přenosu.

Počítače obecně používají diferenciální signalizaci, aby minimalizovaly účinky elektromagnetického rušení. Tato zařízení používají stejnosměrný proud, který nemůže stírat rušení. Nízkonapěťové signální vedení počítače a vysokonapěťové napájecí vedení počítače často sdílejí stejnou zem. To může způsobit, že elektrické vedení indukuje v signálním vedení významné napětí a způsobí rušení.