Differenzialsignaleinspeisung

Differenzialsignaleinspeisung bezeichnet das Einspeisen eines Differenzsignals über zwei Leitungen, sodass der zu übertragende Wert durch die Differenz der Spannungen zwischen den beiden Leitungen definiert wird. Bei dieser Signalform werden Störungen, die beide Leitungen gleichermaßen beeinflussen, als gemeinsamer Modus betrachtet und besser unterdrückt. Dadurch ergibt sich eine höhere Störfestigkeit und Reichweite gegenüber einfachen einseitigen Signalen.

Prinzip und Vorteile: Das nutzbare Signal ist V+ minus V-. Der differentiell arbeitende Empfänger misst diese Differenz, wodurch gleiche Störspannungen weitgehend ausgeblendet werden. Typische Vorteile sind verbesserte Immunität gegen elektromagnetische Störungen, geringere Abnahme der Signalqualität über längere Strecken und eine bessere EMI-Bilanz. Die Übertragungsleitung hat typischerweise eine charakteristische Impedanz, häufig rund 100 Ohm für Leiternpaar-Systeme wie LVDS; RF-Anwendungen verwenden andere Impedanzen. Wichtige Designentscheidungen betreffen Terminierung, Kopplung und Biasing.

Umsetzung und Praxis: Die Einspeisung erfolgt über Differenztreiber an der Quelle und einen Differenzeingang am Empfänger. Je nach Protokoll kann DC-Kopplung oder AC-Kopplung verwendet werden; bei AC-Kopplung werden Kondensatoren und eventuell Gleichrichterschaltungen eingesetzt. Typische Maßnahmen zur Fehlerreduktion umfassen symmetric layout der Leitungen, Vermeidung von Stub-Verkabelungen, sorgfältige Impedanzanpassung und geeignete Terminierung am Empfangsende, um Reflexionen zu minimieren.

Anwendungen: Differenziale Signale werden u. a. in LVDS, TMDS (HDMI/DVI), CAN, Ethernet- PHYs und anderen Hochgeschwindigkeits-Interfaces eingesetzt. Sie finden auch in Mess- und Regeltechnik sowie in anspruchsvollen Sensorschnittstellen Anwendung, wo Störfestigkeit und hochwertige Signale gefragt sind.