Hva er differensial signalering?

Differensial signalering er en teknikk for elektronisk overføring av informasjon ved bruk av to forskjellige signaler. Til sammenligning bruker signalering med en ende bare ett signal. Differensial signalering er effektiv både for analog signalering og digital signalering. Noen lydsystemer bruker fortsatt analoge systemer, men de fleste kommunikasjonsprotokoller, som Ethernet, Universal Serial Bus (USB), RS-422 og RS-485, bruker digital signalering.

Mottakeren setter sammen det originale signalet ved å lese spenningsforskjellen mellom de to sendte signalene. Denne teknikken lar mottakeren ignorere signalens absolutte spenning, som kan variere betydelig når de beveger seg mellom sender og mottaker. Derfor er differensial signalering en mye mer pålitelig metode for elektronisk overføring av informasjon enn signalering med en ende.

Differensial signalering har det dobbelte av motstanden mot støy som signalering med en ende. Dette er en fordel med lavspente elektroniske enheter som mobiltelefoner og bærbare telefoner. Disse enhetene fortsetter å trenden mot lavere spenningsforsyninger for å redusere uønsket stråling og for å spare strøm.

Det høye logikknivået i et ensidig digitalt system er forsyningsspenningen (Vs). Det lave logiske nivået i dette systemet er jordspenningen, eller 0 volt (V). Forskjellen mellom disse to spenningsnivåene er derfor Vs - 0 V = Vs. Spenningene i et par differensialsignaler har samme størrelse men motsatt polaritet, så spenningene er + Vs og –Vs. Dette betyr at forskjellen i spenning mellom de to signalene er (+ Vs) - (–Vs) = 2Vs , og dermed dobler signalets støyimmunitet .

Endelte signaler som RS-232 har fordelen av å bare kreve en ledning. En spenning på minst 12 volt indikerer et signal, og en spenning på mindre enn tre volt indikerer mangel på signal. Dette gir litt støyimmunitet for et signal med en ende fordi naturlige strømkilder sjelden produserer tre volt.

Den primære ulempen med et ensidig signal er at det ikke kan fungere i høy hastighet. Induktans og kapasitans er elektriske effekter som har en tendens til å avbryte høyfrekvente signaler, og dermed begrense hastigheten til et ensidig signal. Denne typen signaler krever også høyere spenningsnivå for å unngå høy feilhastighet under overføring.

Datamaskiner bruker vanligvis differensial signalering for å minimere effekten av elektromagnetisk interferens. Disse enhetene bruker likestrøm, som ikke kan avskjerme interferens. Datamaskinens lavspente signallinje og høyspenningsforsyningsledning deler ofte den samme bakken. Dette kan føre til at kraftledningen induserer en betydelig spenning i signalledningen og forårsaker forstyrrelser.