Wat is differentiële signalering?
Differentiële signalering is een techniek voor het elektronisch verzenden van informatie met behulp van twee verschillende signalen. Ter vergelijking: enkelzijdige signalering gebruikt slechts één signaal. Differentiële signalering is effectief voor zowel analoge signalering als digitale signalering. Sommige geluidssystemen gebruiken nog steeds analoge systemen, maar de meeste communicatieprotocollen, zoals Ethernet, Universal Serial Bus (USB), RS-422 en RS-485, gebruiken digitale signalering.
De ontvanger assembleert het oorspronkelijke signaal door het spanningsverschil tussen de twee uitgezonden signalen te lezen. Met deze techniek kan de ontvanger de absolute spanning van de signalen negeren, die aanzienlijk kan variëren tijdens het reizen tussen zender en ontvanger. Daarom is differentiële signalering een veel betrouwbaardere methode voor het elektronisch verzenden van informatie dan single-ended signalering.
Differentiële signalering heeft tweemaal de weerstand tegen ruis als single-ended signalering. Dit is een voordeel bij laagspanningselektronica zoals mobiele en draagbare telefoons. Deze apparaten blijven trenderen naar lagere spanningsbronnen om ongewenste straling te verminderen en energie te besparen.
Het hoge logische niveau in een digitaal systeem met één uiteinde is de voedingsspanning (Vs). Het lage logische niveau in dit systeem is de aardspanning, of 0 volt (V). Het verschil tussen deze twee spanningsniveaus is daarom Vs - 0 V = Vs. De spanningen in een paar differentiële signalen hebben dezelfde grootte maar tegengestelde polariteit, dus de spanningen zijn + Vs en –Vs. Dit betekent dat het spanningsverschil tussen de twee signalen (+ Vs) - (–Vs) = 2Vs is , waardoor de ruisimmuniteit van het signaal wordt verdubbeld.
Signalen met één uiteinde zoals RS-232 hebben het voordeel dat slechts één draad nodig is. Een spanning van ten minste 12 volt duidt op een signaal en een spanning van minder dan drie volt duidt op een gebrek aan signaal. Dit biedt enige ruisimmuniteit voor een single-ended signaal omdat natuurlijke bronnen van elektriciteit zelden drie volt produceren.
Het primaire nadeel van een signaal met één uiteinde is dat het niet op hoge snelheid kan functioneren. Inductie en capaciteit zijn elektrische effecten die de neiging hebben om hoogfrequente signalen op te heffen, waardoor de snelheid van een signaal met één einde wordt beperkt. Dit type signaal vereist ook hogere spanningsniveaus om een hoge foutfrequentie tijdens de overdracht te voorkomen.
Computers gebruiken over het algemeen differentiële signalen om de effecten van elektromagnetische interferentie te minimaliseren. Deze apparaten gebruiken gelijkstroom, die interferentie niet kan uitsluiten. De laagspanningssignaallijn van een computer en de hoogspanningsvoedingslijn delen vaak dezelfde aarde. Dit kan ertoe leiden dat de voedingslijn een significante spanning in de signaallijn induceert, waardoor interferentie ontstaat.