[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki17\/2021\/01\/27\/differenzsignalisierung-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki17\/2021\/01\/27\/differenzsignalisierung-wikipedia\/","headline":"Differenzsignalisierung – Wikipedia","name":"Differenzsignalisierung – Wikipedia","description":"before-content-x4 In diesem Artikel geht es um elektrische Signale \u00fcber Dr\u00e4hte. Ein immunologisches Modell, das zu erkl\u00e4ren versucht, wie T-Zellen","datePublished":"2021-01-27","dateModified":"2021-01-27","author":{"@type":"Person","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki17\/author\/lordneo\/#Person","name":"lordneo","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki17\/author\/lordneo\/","image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","url":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","height":96,"width":96}},"publisher":{"@type":"Organization","name":"Enzyklop\u00e4die","logo":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","width":600,"height":60}},"image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/e\/e7\/DiffSignaling.png\/420px-DiffSignaling.png","url":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/e\/e7\/DiffSignaling.png\/420px-DiffSignaling.png","height":"252","width":"420"},"url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki17\/2021\/01\/27\/differenzsignalisierung-wikipedia\/","wordCount":8590,"articleBody":"     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});before-content-x4In diesem Artikel geht es um elektrische Signale \u00fcber Dr\u00e4hte.  Ein immunologisches Modell, das zu erkl\u00e4ren versucht, wie T-Zellen die Selektion w\u00e4hrend der Reifung \u00fcberleben, finden Sie unter Differential Signaling Hypothesis.  Beseitigung von Rauschen durch Differenzsignalisierung.Differenzsignalisierung ist ein Verfahren zum elektrischen \u00dcbertragen von Informationen unter Verwendung von zwei komplement\u00e4ren Signalen.  Die Technik sendet das gleiche elektrische Signal wie a Differentialpaar von Signalen, jedes in seinem eigenen Leiter.  Das Leiterpaar kann Dr\u00e4hte (typischerweise miteinander verdrillt) oder Leiterbahnen auf einer Leiterplatte sein.  Die Empfangsschaltung reagiert eher auf die elektrische Differenz zwischen den beiden Signalen als auf die Differenz zwischen einem einzelnen Draht und Masse.  Die entgegengesetzte Technik wird als Single-Ended-Signalisierung bezeichnet.  Differentialpaare finden sich normalerweise auf Leiterplatten, in Twisted-Pair- und Flachbandkabeln sowie in Steckverbindern.Table of Contents  Vorteile[edit]Eignung zur Verwendung mit Niederspannungselektronik[edit]Best\u00e4ndigkeit gegen elektromagnetische St\u00f6rungen[edit]Vergleich mit Single-Ended-Signalisierung[edit]Verallgemeinerung: Ensemblesignalisierung[edit]Zwei-Draht-Ensemble-Signalisierung[edit]Vier-Draht-Ensemble-Signalisierung[edit]n{ displaystyle n}-Draht-Ensemble-Signalisierung[edit]Verwendung von Differentialpaaren[edit]Beispiele f\u00fcr Datenraten[edit]\u00dcbertragungsleitungen[edit]Verwendung in Computern[edit]Hochspannungs-Differenzsignalisierung[edit]Siehe auch[edit]Verweise[edit]Vorteile[edit]Vorausgesetzt, die Impedanzen von Quelle und Empf\u00e4nger in einem Stromkreis sind gleich (sie sind symmetrisch), wirken sich externe elektromagnetische Interferenzen tendenziell gleicherma\u00dfen auf beide Leiter aus.  Da die Empfangsschaltung nur den Unterschied zwischen den Dr\u00e4hten erkennt, widersteht die Technik elektromagnetischen St\u00f6rungen im Vergleich zu einem Leiter mit einer unsymmetrischen Referenz (Low-\u03a9-Verbindung zur Erde).Entgegen der landl\u00e4ufigen Meinung wirkt sich die Differenzsignalisierung nicht auf die Rauschunterdr\u00fcckung aus.  Symmetrische Leitungen mit Differenzialempf\u00e4ngern unterdr\u00fccken Rauschen, unabh\u00e4ngig davon, ob das Signal differentiell oder einseitig ist. Da die Unterdr\u00fcckung von symmetrischem Leitungsrauschen ohnehin einen Differenzempf\u00e4nger erfordert, wird bei symmetrischen Leitungen h\u00e4ufig eine Differenzsignalisierung verwendet.  Dies verbessert das SNR, reduziert die EMI und macht das Signal immuner gegen Erdstr\u00f6me oder -unterschiede.[1]Die Technik funktioniert sowohl f\u00fcr analoge Signale wie bei symmetrischem Audio als auch f\u00fcr digitale Signale wie bei RS-422, RS-485, Ethernet \u00fcber Twisted Pair, PCI Express, DisplayPort, HDMI und USB.    In einem System mit einem Differenzialempf\u00e4nger addieren sich die gew\u00fcnschten Signale und das Rauschen wird weggezogen.Eignung zur Verwendung mit Niederspannungselektronik[edit]Die Elektronikindustrie, insbesondere bei tragbaren und mobilen Ger\u00e4ten, ist st\u00e4ndig bem\u00fcht, die Versorgungsspannung zu senken, um Strom zu sparen.[citation needed]  Eine niedrige Versorgungsspannung verringert jedoch die St\u00f6rfestigkeit.  Die Differenzsignalisierung tr\u00e4gt zur Verringerung dieser Probleme bei, da sie bei einer bestimmten Versorgungsspannung die doppelte St\u00f6rfestigkeit eines Single-Ended-Systems bietet.Um zu sehen, warum, betrachten Sie ein digitales Single-Ended-System mit Versorgungsspannung V.S.{ displaystyle V_ {S}}.  Der hohe Logikpegel ist V.S.{ displaystyle V_ {S} ,}  und der niedrige Logikpegel ist 0 V. Der Unterschied zwischen den beiden Pegeln ist daher V.S.– –0V.=V.S.{ displaystyle V_ {S} -0 ,  mathrm {V} = V_ {S}}.  Betrachten Sie nun ein Differenzialsystem mit der gleichen Versorgungsspannung.  Die Spannungsdifferenz im hohen Zustand, in dem sich ein Draht befindet V.S.{ displaystyle V_ {S} ,}  und der andere bei 0 V ist V.S.– –0V.=V.S.{ displaystyle V_ {S} -0 ,  mathrm {V} = V_ {S}}.  Die Spannungsdifferenz im niedrigen Zustand, in dem die Spannungen an den Dr\u00e4hten ausgetauscht werden, betr\u00e4gt 0V.– –V.S.=– –V.S.{ displaystyle 0 ,  mathrm {V} -V_ {S} = – V_ {S}}.  Der Unterschied zwischen hohen und niedrigen Logikpegeln ist daher V.S.– –((– –V.S.)=2V.S.{ displaystyle V_ {S} – (- V_ {S}) = 2V_ {S} ,}.  Dies ist der doppelte Unterschied zum Single-Ended-System.  Wenn das Spannungsrauschen auf einem Draht nicht mit dem Rauschen auf dem anderen Draht korreliert, ist doppelt so viel Rauschen erforderlich, um einen Fehler beim Differenzialsystem zu verursachen wie beim Single-Ended-System.  Mit anderen Worten, die Differenzsignalisierung verdoppelt die St\u00f6rfestigkeit.[citation needed]Best\u00e4ndigkeit gegen elektromagnetische St\u00f6rungen[edit]Dieser Vorteil beruht nicht direkt auf der Differenzsignalisierung selbst, sondern auf der \u00fcblichen Praxis, Differenzsignale auf symmetrischen Leitungen zu \u00fcbertragen.[2][3]    Single-Ended-Signale sind weiterhin st\u00f6rungsresistent, wenn die Leitungen symmetrisch sind und von einem Differenzverst\u00e4rker abgeschlossen werden.Vergleich mit Single-Ended-Signalisierung[edit]Bei der Single-Ended-Signalisierung erzeugt der Sender eine Single-Spannung, die der Empf\u00e4nger mit einer festen Referenzspannung vergleicht, beide relativ zu einer gemeinsamen Erdungsverbindung, die von beiden Enden gemeinsam genutzt wird.  In vielen F\u00e4llen sind Single-Ended-Designs nicht m\u00f6glich.  Eine weitere Schwierigkeit ist die elektromagnetische St\u00f6rung, die durch ein Single-Ended-Signalisierungssystem erzeugt werden kann, das versucht, mit hoher Geschwindigkeit zu arbeiten.[citation needed]Verallgemeinerung: Ensemblesignalisierung[edit]Der Nachteil der Differenzsignal\u00fcbertragung besteht darin, dass doppelt so viele Dr\u00e4hte erforderlich sind wie bei der Single-Ended-Signal\u00fcbertragung.  Ensemble-Signalisierung verbessert dies durch Verwendung n{ displaystyle n}  zu \u00fcbertragende Dr\u00e4hte n– –1{ displaystyle n-1}  Differenzsignale.  Zum n=2{ displaystyle n = 2}entspricht einer Differenzsignalisierung.Zwei-Draht-Ensemble-Signalisierung[edit]Die Zweidraht-Ensemble-Signalisierung codiert ein Signal mit zwei Dr\u00e4hten.  Auf der Encoderseite unter Verwendung der GeneratormatrixG: =((+11– –11){ displaystyle  mathbf {G}: = { begin {pmatrix} + 1 & 1 \\ – 1 & 1  end {pmatrix}}}und der Eingabevektor x: =((x1,x2){ displaystyle x: = (x_ {1}, x_ {2})}  gibt y=G\u22c5x{ displaystyle y =  mathbf {G}  cdot x}die beiden zu sendenden Signale.Auf der Decoderseite unter Verwendung der Steuermatrix H.: =G– –1{ displaystyle  mathbf {H}: =  mathbf {G} ^ {- 1}}H.: =((+1\/.2– –1\/.21\/.21\/.2){ displaystyle  mathbf {H}: = { begin {pmatrix} + 1\/2 & -1 \/ 2 \\; ; 1\/2 & ; ; 1\/2  end {pmatrix}}}und der Eingabevektor y{ displaystyle y}  gibt den Anfangsvektor an x: =H.\u22c5y{ displaystyle x: =  mathbf {H}  cdot y}.Allerdings nur x1{ displaystyle x_ {1}}  ist unempfindlich gegen\u00fcber Gleichtaktst\u00f6rungen, w\u00e4hrend x2{ displaystyle x_ {2}}  ist sehr empfindlich gegen\u00fcber Gleichtaktst\u00f6rungen.  Entfernen x2{ displaystyle x_ {2}}  Aus der Berechnung ergibt sich eine normale Differenzsignalisierung:G: =((+1– –1){ displaystyle  mathbf {G}: = { begin {pmatrix} +1 \\ – 1  end {pmatrix}} ;}  und H.: =((+1\/.2– –1\/.2){ displaystyle ;  mathbf {H}: = { begin {pmatrix} + 1\/2 & -1 \/ 2 \\ end {pmatrix}}}Vier-Draht-Ensemble-Signalisierung[edit]Die Vierdraht-Ensemblesignalisierung codiert drei Signale mit vier Dr\u00e4hten.  Auf der Encoderseite unter Verwendung der GeneratormatrixG: =((1– –1\/.3– –1\/.31\/.3– –1\/.31– –1\/.31\/.3– –1\/.3– –1\/.311\/.3– –1\/.3– –1\/.3– –1\/.31\/.3){ displaystyle  mathbf {G}: = { begin {pmatrix} 1 & -1 \/ 3 & -1 \/ 3\/3 & 1\/3 \\ – 1\/3 & 1 & -1 \/ 3\/3 & 1\/3 \\ – 1\/3 & -1 \/ 3\/1 & 1\/1 \/ 3 \\ – 1\/3 & -1 \/ 3 & -1 \/ 3\/3 & 1\/3  end {pmatrix}}}und der Eingabevektor x: =((x1,x2,x3,x4){ displaystyle x: = (x_ {1}, x_ {2}, x_ {3}, x_ {4})}  gibt y=G\u22c5x{ displaystyle y =  mathbf {G}  cdot x}die vier zu sendenden Signale.Auf der Decoderseite unter Verwendung der Steuermatrix H.: =G– –1{ displaystyle  mathbf {H}: =  mathbf {G} ^ {- 1}}H.: =((3\/.400– –3\/.403\/.40– –3\/.4003\/.4– –3\/.43\/.43\/.43\/.43\/.4){ displaystyle  mathbf {H}: = { begin {pmatrix} 3\/4 & 0 & 0 & -3 \/ 4 \\ 0 & 3\/4 & 0 & -3 \/ 4 \\ 0 & 0 & 3\/4 & -3 \/ 4 \\ 3\/4 & 3\/4 & 3\/4 & 3 \/ 4  end {pmatrix}}}und der Eingabevektor y{ displaystyle y}  gibt den Anfangsvektor an x: =H.\u22c5y{ displaystyle x: =  mathbf {H}  cdot y}.Wie auch immer, x1{ displaystyle x_ {1}}, x2{ displaystyle x_ {2}}  und x3{ displaystyle x_ {3}}  sind unempfindlich gegen\u00fcber Gleichtaktst\u00f6rungen, w\u00e4hrend x4{ displaystyle x_ {4}}  ist sehr empfindlich gegen\u00fcber Gleichtaktst\u00f6rungen.  Entfernen x4{ displaystyle x_ {4}}  Aus der Berechnung ergeben sich die Matrizen f\u00fcr die Ensemblesignalisierung unter Verwendung von vier Dr\u00e4hten, um drei Signale differentiell zu \u00fcbertragen.G: =((1– –1\/.3– –1\/.3– –1\/.31– –1\/.3– –1\/.3– –1\/.31– –1\/.3– –1\/.3– –1\/.3){ displaystyle  mathbf {G}: = { begin {pmatrix} 1 & -1 \/ 3 & -1 \/ 3 \\ – 1\/3 & 1 & -1 \/ 3 \\ – 1\/3 & -1 \/ 3 & 1 \\ – 1 \/ 3 & -1 \/ 3 & -1 \/ 3  end {pmatrix}} ;}  und H.: =((3\/.400– –3\/.403\/.40– –3\/.4003\/.4– –3\/.4){ displaystyle ;  mathbf {H}: = { begin {pmatrix} 3\/4 & 0 & 0 & -3 \/ 4 \\ 0 & 3\/4 & 0 & -3 \/ 4 \\ 0 & 0 & 3\/4 & -3 \/ 4  end {pmatrix}}}n{ displaystyle n}-Draht-Ensemble-Signalisierung[edit]n{ displaystyle n}-Draht-Ensemble-Signalisierungscodierungen n– –1{ displaystyle n-1}  Signale mit n{ displaystyle n}  Leitungen.G: =((1\u22ef– –1\/.((n– –1)\u22ee\u22f1\u22ee– –1\/.((n– –1)\u22ef1– –1\/.((n– –1)\u22ef– –1\/.((n– –1)){ displaystyle  mathbf {G}: = { begin {pmatrix} 1 &  cdots & -1 \/ (n-1) \\ vdots &  ddots &  vdots \\ – 1 \/ (n-1) &  cdots & 1 \\ – 1 \/ (n-1) &  cdots & -1 \/ (n-1)  end {pmatrix}} ;}  undH.: =((((n– –1)\/.n\u22ef0– –((n– –1)\/.n\u22ee\u22f1\u22ee– –((n– –1)\/.n0\u22ef((n– –1)\/.n– –((n– –1)\/.n){ displaystyle ;  mathbf {H}: = { begin {pmatrix} (n-1) \/ n &  cdots & 0 & – (n-1) \/ n \\ vdots &  ddots &  vdots & – (n -1) \/ n \\ 0 &  cdots & (n-1) \/ n & – (n-1) \/ n  end {pmatrix}}}Verwendung von Differentialpaaren[edit]Die Technik minimiert elektronisches \u00dcbersprechen und elektromagnetische Interferenzen, sowohl Rauschemission als auch Rauschakzeptanz, und kann eine konstante oder bekannte charakteristische Impedanz erreichen, wodurch Impedanzanpassungstechniken erm\u00f6glicht werden, die in einer Hochgeschwindigkeits-Signal\u00fcbertragungsleitung oder einem hochwertigen Audiosignalpfad mit symmetrischer Leitung und symmetrischer Schaltung wichtig sind .Differentialpaare umfassen:Differentialpaare \u00fcbertragen im Allgemeinen differentielle oder semi-differentielle Signale, wie z. B. digitale serielle Hochgeschwindigkeitsschnittstellen, einschlie\u00dflich differentieller LVDS-ECL, PECL, LVPECL, Hypertransport, Ethernet \u00fcber Twisted Pair, serielle digitale Schnittstelle, RS-422, RS-485, USB, seriell ATA, TMDS, FireWire und HDMI usw. oder auch hochwertige und \/ oder hochfrequente analoge Signale (z. B. Videosignale, symmetrische Audiosignale usw.).Beispiele f\u00fcr Datenraten[edit]Die Datenraten einiger Schnittstellen, die mit Differentialpaaren implementiert sind, umfassen Folgendes:\u00dcbertragungsleitungen[edit]Die Art der \u00dcbertragungsleitung, die zwei Ger\u00e4te (Chips, Module) verbindet, bestimmt die Art der Signalisierung.  Single-Ended-Signalisierung wird bei Koaxialkabeln verwendet, bei denen ein Leiter den anderen vollst\u00e4ndig vor der Umgebung sch\u00fctzt.  Alle Bildschirme (oder Abschirmungen) werden zu einem einzigen Materialst\u00fcck kombiniert, um eine gemeinsame Basis zu bilden.  Die Differenzsignalisierung wird bei einem symmetrischen Leiterpaar verwendet.  F\u00fcr kurze Kabel und niedrige Frequenzen sind die beiden Methoden gleichwertig, sodass billige Single-Ended-Schaltungen mit einer gemeinsamen Masse mit billigen Kabeln verwendet werden k\u00f6nnen.  Wenn die Signalisierungsgeschwindigkeiten schneller werden, verhalten sich die Dr\u00e4hte wie \u00dcbertragungsleitungen.Verwendung in Computern[edit]In Computern werden h\u00e4ufig Differenzsignale verwendet, um elektromagnetische St\u00f6rungen zu reduzieren, da mit Mikrostreifen und Chips in Computern aufgrund geometrischer Einschr\u00e4nkungen und der Tatsache, dass das Screening bei Gleichstrom nicht funktioniert, keine vollst\u00e4ndige Abschirmung m\u00f6glich ist.  Wenn sich eine Gleichstromversorgungsleitung und eine Niederspannungssignalleitung dieselbe Masse teilen, kann der durch die Erde zur\u00fcckkehrende Strom eine signifikante Spannung in dieser induzieren.  Eine niederohmige Masse reduziert dieses Problem in gewissem Ma\u00dfe.  Ein ausgeglichenes Paar Mikrostreifenleitungen ist eine bequeme L\u00f6sung, da keine zus\u00e4tzliche Leiterplattenschicht erforderlich ist, wie dies bei einer Streifenleitung der Fall ist.  Da jede Linie einen passenden Bildstrom in der Grundebene verursacht, der ohnehin f\u00fcr die Stromversorgung erforderlich ist, sieht das Paar wie vier Linien aus und hat daher einen k\u00fcrzeren \u00dcbersprechabstand als ein einfaches isoliertes Paar.  Tats\u00e4chlich verh\u00e4lt es sich genauso gut wie ein Twisted Pair.  Ein geringes \u00dcbersprechen ist wichtig, wenn viele Leitungen wie auf einer typischen Leiterplatte auf kleinem Raum gepackt sind.Hochspannungs-Differenzsignalisierung[edit]Hochspannungsdifferenzsignalisierung (HVD) verwendet Hochspannungssignale.  In der Computerelektronik bedeutet “Hochspannung” normalerweise 5 Volt oder mehr.Zu den SCSI-1-Varianten geh\u00f6rte eine Implementierung mit Hochspannungsdifferenz (HVD), deren maximale Kabell\u00e4nge ein Vielfaches der Single-Ended-Version betrug.  SCSI-Ger\u00e4te erm\u00f6glichen beispielsweise eine maximale Gesamtkabell\u00e4nge von 25 Metern mit HVD, w\u00e4hrend Single-Ended-SCSI je nach Busgeschwindigkeit eine maximale Kabell\u00e4nge von 1,5 bis 6 Metern zul\u00e4sst.  LVD-Versionen von SCSI erlauben eine Kabell\u00e4nge von weniger als 25 m, nicht wegen der niedrigeren Spannung, sondern weil diese SCSI-Standards viel h\u00f6here Geschwindigkeiten als die \u00e4lteren HVD-SCSI erlauben.Der Oberbegriff Hochspannungs-Differenzsignalisierung beschreibt eine Vielzahl von Systemen.  Niederspannungs-Differenzsignalisierung (LVDS) ist dagegen ein spezifisches System, das durch einen TIA \/ EIA-Standard definiert ist.Siehe auch[edit]Verweise[edit]^ “Das Warum und Wie der differentiellen Signal\u00fcbertragung”. www.allaboutcircuits.com.  Abgerufen 2019-08-02.^ Graham Blyth. “Audio Balancing Issues”. Professionelle Audio-Lernzone.  Soundcraft.  Abgerufen 2009-08-25. Lassen Sie uns hier von Anfang an klar sein: Wenn die Quellenimpedanz jedes dieser Signale nicht identisch w\u00e4re, dh ausgeglichen, w\u00fcrde das Verfahren vollst\u00e4ndig fehlschlagen, wobei die Anpassung der differentiellen Audiosignale irrelevant ist, obwohl dies f\u00fcr \u00dcberlegungen zum Headroom w\u00fcnschenswert ist.^ “Teil 3: Verst\u00e4rker”. Soundsystemausr\u00fcstung (Dritte Ausgabe).  Genf: Internationale Elektrotechnische Kommission.  2000. p.  111. IEC 602689-3: 2001. Bei der Unterdr\u00fcckung von Rauschen oder Interferenzen spielt nur das Gleichtakt-Impedanzgleichgewicht von Treiber, Leitung und Empf\u00e4nger eine Rolle.  Diese Eigenschaft der Rausch- oder Interferenzunterdr\u00fcckung ist unabh\u00e4ngig vom Vorhandensein eines gew\u00fcnschten Differenzsignals.     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4"},{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BreadcrumbList","itemListElement":[{"@type":"ListItem","position":1,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki17\/#breadcrumbitem","name":"Enzyklop\u00e4die"}},{"@type":"ListItem","position":2,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki17\/2021\/01\/27\/differenzsignalisierung-wikipedia\/#breadcrumbitem","name":"Differenzsignalisierung – Wikipedia"}}]}]