Co to jest sygnalizacja różnicowa?

Sygnalizacja różnicowa to technika elektronicznego przesyłania informacji za pomocą dwóch różnych sygnałów. Dla porównania, sygnalizacja single-ended wykorzystuje tylko jeden sygnał. Sygnalizacja różnicowa działa zarówno w przypadku sygnalizacji analogowej, jak i cyfrowej. Niektóre systemy dźwiękowe nadal używają systemów analogowych, ale większość protokołów komunikacyjnych, takich jak Ethernet, Universal Serial Bus (USB), RS-422 i RS-485, wykorzystuje sygnalizację cyfrową.

Odbiornik ponownie składa oryginalny sygnał, odczytując różnicę napięcia między dwoma przesyłanymi sygnałami. Ta technika pozwala odbiornikowi zignorować napięcie bezwzględne sygnałów, które mogą się znacznie różnić w miarę przemieszczania się między nadajnikiem a odbiornikiem. Dlatego sygnalizacja różnicowa jest znacznie bardziej niezawodną metodą elektronicznego przesyłania informacji niż sygnalizacja jednoczęściowa.

Sygnalizacja różnicowa ma dwukrotnie większą odporność na szum niż sygnalizacja jednoczęściowa. Jest to zaleta w przypadku urządzeń elektronicznych niskiego napięcia, takich jak telefony komórkowe i przenośne. Urządzenia te nadal dążą do obniżenia napięcia, aby zmniejszyć niepożądane promieniowanie i oszczędzać energię.

Wysoki poziom logiczny w jednostronnym systemie cyfrowym to napięcie zasilania (Vs). Niski poziom logiczny w tym systemie to napięcie uziemienia lub 0 woltów (V). Różnica między tymi dwoma poziomami napięcia wynosi zatem Vs - 0 V = Vs. Napięcia w parze sygnałów różnicowych mają tę samą wielkość, ale przeciwną polaryzację, więc napięcia są + V i –V. Oznacza to, że różnica napięcia między dwoma sygnałami wynosi (+ Vs) - (–Vs) = 2 Vs , podwajając w ten sposób odporność szumu na sygnał.

Jednorazowe sygnały, takie jak RS-232, mają tę zaletę, że wymagają tylko jednego przewodu. Napięcie o wartości co najmniej 12 woltów oznacza sygnał, a napięcie mniejsze niż trzy wolty oznacza brak sygnału. Zapewnia to pewną odporność na zakłócenia dla sygnału o pojedynczym końcu, ponieważ naturalne źródła energii rzadko wytwarzają trzy wolty.

Podstawową wadą pojedynczego sygnału jest to, że nie może on działać z dużą prędkością. Indukcyjność i pojemność to efekty elektryczne, które mają tendencję do eliminowania sygnałów o wysokiej częstotliwości, ograniczając w ten sposób prędkość sygnału z pojedynczym końcem. Ten typ sygnału wymaga również wyższych poziomów napięcia, aby uniknąć wysokiego poziomu błędu podczas transmisji.

Komputery zazwyczaj stosują sygnalizację różnicową, aby zminimalizować skutki zakłóceń elektromagnetycznych. Urządzenia te wykorzystują prąd stały, który nie eliminuje zakłóceń. Linia sygnału niskiego napięcia komputera i linia zasilania wysokiego napięcia często dzielą to samo uziemienie. Może to spowodować, że linia elektroenergetyczna indukuje znaczne napięcie w linii sygnałowej, powodując zakłócenia.