Was ist differentielle Signalisierung?

Was ist differentielle Signalisierung?

Differentialsignalisierung ist eine in der Leiterplattenindustrie verwendete Methode zur elektronischen Übertragung von Informationen unter Verwendung von zwei komplementären elektrischen Signalen. Bei dieser Technik wird dasselbe Signal als ein Paar von Signalen gesendet, wobei jedes seinen eigenen Draht verwendet, normalerweise in einem verdrillten Leiterpaar. Die beiden Signale sind vollständig komplementär, wobei das eine das Signal und das andere das invertierte Signal überträgt.

Im Gegensatz zu Single-Ended-Signalen, die auf einer gemeinsamen Erdung beruhen, ist bei Differenzialsignalen keine gemeinsame Erdung zwischen Sender und Empfänger erforderlich. Stattdessen benötigt jedes Signal in einem Differenzial-Signalisierungssystem zwei Leiter. Der Empfänger extrahiert das Signal, indem er die Differenz zwischen dem invertierten und dem nicht invertierten Signal erkennt und diese Differenz zur Bestimmung der übertragenen Informationen nutzt.

Die Differenzialsignalübertragung bietet mehrere Vorteile gegenüber der Single-Ended-Signalübertragung. Sie bietet eine verbesserte Störfestigkeit, eine geringere elektromagnetische Interferenz (EMI) und eine höhere Signalintegrität. Durch die Verwendung von zwei komplementären Signalen unterdrückt die differentielle Signalübertragung Gleichtaktstörungen, die beide Signale in gleicher Weise beeinflussen. Diese Fähigkeit zur Rauschunterdrückung macht die differentielle Signalübertragung besonders effektiv in Umgebungen mit starken elektromagnetischen Störungen.

Um eine optimale Leistung zu gewährleisten, ist ein sorgfältiges PCB-Layoutdesign bei der Implementierung von Differenzsignalen entscheidend. Die Leiterbahnen, die die komplementären Signale führen, sollten nahe beieinander verlegt werden, um die Signalintegrität zu erhalten und die Auswirkungen elektromagnetischer Störungen zu minimieren. Differentialsignale werden häufig in Hochgeschwindigkeitskommunikationssystemen eingesetzt, wie z. B. in PCB-Designs für Datenübertragung, Ethernet, USB, HDMI und andere Schnittstellen.