Diferenciálna signalizácia

Diferenciálna signalizácia je spôsob prenosu údajov, pri ktorom sa informácia prenáša ako rozdielové napätie (na rozdiel od tzv. single-ended signalizácie, kde sa informácia prenáša ako napätie voči referenčnému bodu, obvykle voči signálnej zemi).

Prenos signálov pomocou diferenciálnej signalizácie

Vedenia a zbernice, ktoré využívajú diferenciálnu signalizáciu, sa nazývajú diferenciálne vedenia a diferenciálne zbernice.

Vlastnosti

• pri rovnakom rozkmite napájania dvojnásobná šumová imunita oproti single-ended signalizácii
• vysoká odolnosť voči súhlasnému typu rušeniu (napätiu indukovanému do oboch vodičov – angl. common mode), najmä ak sa na prenos použije krútená dvojlinka (angl. twisted pair)
• nie nevyhnutne musí byť galvanický oddelené, aj keď je to obvyklá prax

Realizácia

Vysielač

• polovodičový: dva dvojčinné výstupy budené cez invertor
• transformátor (tým sa súčasne realizuje aj galvanické oddelenie)

Prijímač

• polovodičový: diferenciálny zosilňovač (komparátor) s hysteréziou
• transformátor (tým sa súčasne realizuje aj galvanické oddelenie)

Detaily

Polovodičový vysielač a prijímač býva často realizovaný spolu v jednom integrovanom obvode. Ak je potrebné realizovať galvanické oddelenie s polovodičovým riešením, realizuje sa obvykle medzi vysielačom/prijímačom a samotným elektronickým zariadením, pričom je potrebné zabezpečiť aj oddelené napájanie vysielača/prijímača.

Ak nejde o oddelenie transformátorom, obvykle je definovaná pokojová úroveň zbernice (vedenia), najjednoduchšie rezistormi voči napájaniu (každý vodič voči inému pólu). Keďže často ide o prenos na vyšších frekvenciách, je tiež nevyhnutné dbať na impedančné prispôsobenie vysielača/prijímača k vedeniu.

V poslednom čase so zvyšovaním pracovnej frekvencie súčastí elektronických zariadení do oblastí, kde majú aj pomerne krátke spoje vlastnosti (vysokofrekvenčného) vedenia (v rámci zariadenia, dosky plošných spojov či dokonca v rámci čipu), sa používa diferenciálna signalizácia na prenos rýchlych signálov aj na takéto krátke vzdialenosti (typicky napr. hodinové signály).

Príklady použitia

Sériové

Polovodičové riešenie vysielača/prijímača:

• RS-422, RS-485 – zbernice, rozhranie najbežnejšie realizované obvodom SN75176 resp. ekvivalentami
• USB, FireWire – zbernice na pripojenie periférií k počítaču
• Serial ATA – zbernica na pripojenie veľkokapacitných pamäťových zariadení
• PCI-Express – lokálna zbernica na pripojenie rozširujúcich kariet
• DisplayPort, DVI, HDMI – rozhrania na pripojenie zobrazovacích zariadení k počítačom a multimediálnym zariadeniam

Oddelenie transformátorom:

• Ethernet – technológia počítačových sietí

Paralelné

• LVDS (z angl. Low Voltage Differential Signalisation) – všeobecne ide o zbernicu, ktorá využíva diferenciálnu signalizáciu pri nízkom rozkmite napätia (oblasť 3 V a menej); keďže tento druh signalizácie sa používa aj pri digitálnom prenose obrazovéh signálu z grafického adaptéru počítača do digitálneho monitoru, pojem LVDS sa v bežnej „počítačovej“ terminológii používa práve v tomto zmysle.