Che cos'è la segnalazione differenziale?
La segnalazione differenziale è una tecnica per la trasmissione elettronica di informazioni utilizzando due segnali diversi. In confronto, la segnalazione single-ended utilizza solo un segnale. La segnalazione differenziale è efficace sia per la segnalazione analogica che per quella digitale. Alcuni sistemi audio utilizzano ancora sistemi analogici, ma la maggior parte dei protocolli di comunicazione, come Ethernet, Universal Serial Bus (USB), RS-422 e RS-485, utilizza la segnalazione digitale.
Il ricevitore riassembla il segnale originale leggendo la differenza di tensione tra i due segnali trasmessi. Questa tecnica consente al ricevitore di ignorare la tensione assoluta dei segnali, che può variare considerevolmente mentre viaggiano tra il trasmettitore e il ricevitore. Pertanto, la segnalazione differenziale è un metodo molto più affidabile per la trasmissione elettronica di informazioni rispetto alla segnalazione a terminazione singola.
La segnalazione differenziale ha una resistenza al rumore doppia rispetto alla segnalazione single-ended. Questo è un vantaggio con dispositivi elettronici a bassa tensione come telefoni cellulari e portatili. Questi dispositivi continuano a puntare verso alimentazioni a bassa tensione per ridurre le radiazioni indesiderate e risparmiare energia.
L'alto livello logico in un sistema digitale single-ended è la tensione di alimentazione (Vs). Il livello logico basso in questo sistema è la tensione di terra, o 0 volt (V). La differenza tra questi due livelli di tensione è quindi Vs - 0 V = Vs. Le tensioni in una coppia di segnali differenziali hanno la stessa magnitudine ma polarità opposta, quindi le tensioni sono + V e –V. Ciò significa che la differenza di tensione tra i due segnali è (+ Vs) - (–Vs) = 2Vs , raddoppiando così l'immunità al rumore del segnale.
I segnali single-ended come RS-232 hanno il vantaggio di richiedere solo un filo. Una tensione di almeno 12 volt indica un segnale e una tensione inferiore a tre volt indica una mancanza di segnale. Ciò fornisce una certa immunità al rumore per un segnale single-ended perché le fonti naturali di elettricità raramente producono tre volt.
Lo svantaggio principale di un segnale single-ended è che non può funzionare ad alta velocità. L'induttanza e la capacità sono effetti elettrici che tendono ad annullare i segnali ad alta frequenza, limitando così la velocità di un segnale single-ended. Questo tipo di segnale richiede anche livelli di tensione più elevati per evitare un alto tasso di errore durante la trasmissione.
I computer utilizzano generalmente segnali differenziali per ridurre al minimo gli effetti delle interferenze elettromagnetiche. Questi dispositivi utilizzano corrente continua, che non può schermare le interferenze. La linea di segnale a bassa tensione di un computer e la linea di alimentazione ad alta tensione condividono spesso la stessa massa. Ciò può indurre la linea di alimentazione a indurre una tensione significativa nella linea di segnale, causando interferenze.