Differentialsignaalointia

Differentialsignaalointia, eli differential signaling, on signaalointimenetelmä, jossa tieto välitetään kahden johtimen kautta ja signaali määritellään johtimien jännite-erona. Tasapainotetussa parissa toinen johto kantaa signaalia etumerkissä, toinen vastakkaisessa merkissä, ja vastaanotin mittaa eron näiden kahden johdon välillä. Tieto siirtyy siis Vdiff = Vp - Vn, minkä ansiosta häiriöt, jotka vaikuttavat molempiinjohtimiin samansuuntaisesti, voidaan häivyttää signaalin erossa.

Periaatteessa oikea tasapainotus ja oikea impedanssi ovat avainasemassa. Tasapainotetut ajohäiriöt tarjoavat paremman kohinansietokyvyn, ja yhteinen häiriö (common-mode) pysyy vähäisenä, koska vastaanotin reagoi vain eroon. Signaalin on myös käytävä läpi oikein määritellyn karakteristisen impedanssin mukaisesti, jotta heijastukset minimoidaan ja signaali siirtyy eteenpäin turvallisesti.

Edut ja käyttöalueet ovat pitkälti seurausta tämän tekniikan ominaisuuksista. Differentialsignaalointi tarjoaa korkean häiriönkestävyyden ja alhaisen päästön, jolloin voidaan käyttää pidempiä kaapeleita ja luotettavampaa tiedonsiirtoa esimerkiksi teollisuus- ja lääketieteellisissä sovelluksissa. Se soveltuu myös ympäristöihin, joissa maadoitus- ja potentiaalierot voivat aiheuttaa ongelmia. Tyypillisiä toteutuksia ovat kaksinapaiset järjestelmät, kuten LVDS, RS-485 ja CAN, sekä monet Ethernet- ja USB-tyyppiset liitännät, joissa käytetään diff-signaaleja ja pariliitettyä kaapelia.

KäytännössäDifferentialsignaalointi vaatii tasapainotetut lähettimet ja vastaanottimet sekä impedanssimitoitua, väliaineesta johtopia, sekä huolellisesti suunnitellun piirilevyn ja kaapeloinnin sovittamisen, jotta reflektiot ja yhteensopivuusongelmat vältetään.