Differenzsignale

Differenzsignale bezeichnen Signale, die aus der Differenz zweier Signale abgeleitet werden. In der Signalverarbeitung wird der Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Abtastwerten oder zwischen zwei Eingangssignalen gebildet, um Veränderungen zu betonen oder Fehler zu messen. In der digitalen Kommunikation bezeichnet Differenzsignale häufig das Prinzip der differentiellen Übertragung, bei der Information durch die Differenz zweier Pegel übertragen wird.

Diskrete Differenzierung: Δx[n] = x[n] - x[n-1]. Diese Operation dient als einfaches Hochpass- oder Differenzfilter und dient u.a. der Rauschunterdrückung oder der Schwellenerkennung (Kanten in Bildern).

Differential signaling: Zwei Signalleitungen tragen gegenphasige Signale; der Empfänger misst die Differenz zwischen den beiden Leitungen. Da gemeinsame Störungen gleichermaßen beide Leiter beeinflussen, werden sie weitgehend eliminiert. Anwendungen umfassen serielle Hochgeschwindigkeits-Schnittstellen (LVDS, USB, Ethernet), Audio- und Messtechnik, sowie Leiterplatten- und Kabelverbindungen, bei denen EMI eine Rolle spielt.

Anwendungen und Vorteile: Höhere Störunempfindlichkeit, bessere Störunterdrückung, höhere maximale Übertragungsraten bei gleichem Rauschniveau. Nachteile: komplexere Leiterplatte, Bedarf an passiven Bauteilen, genaue Impedanzkontrolle und differenzielle Pegelabgleichung; bei Fehlern können Differenzsignale empfindlich auf Ungleichheiten reagieren.

Zusammenfassung: Differenzsignale umfassen das Erzeugen von Signalen durch Differenzbildung und das Übertragen von Informationen durch Differenzsignale zur besseren Störunterdrückung. Sie spielen eine zentrale Rolle in Analogeingangsschnittstellen, digitalen Hochgeschwindigkeitsverbindungen und Regelungstechnik.