差動信号-インピーダンスが等しいことが利点なのはなぜですか?


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差動信号の主な利点は、両方の信号が同じインピーダンスを示すことです。一方、グランドに対して測定されるシングルエンド信号は、測定ポイントで高インピーダンス、グランドで低インピーダンスになることをコースで最近聞きました(下の図を参照してください)。

なぜそうなのかは理解していますが、どのように重要なのでしょうか?何でこれが大切ですか?「環境」ノイズが両方の信号に同じように影響するためでしょうか?

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回答:


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容量結合ノイズはインピーダンスに反比例するため、同じインピーダンスが適しています。

通常、差動信号は、両方が同じノイズにさらされるように配置されます。たとえば、ツイストペアケーブルを検討してください。ノイズの大きさと極性は同じになりますが、目的の信号の極性は逆になります。受信側で2つの信号の差を取ることにより、両方の信号の値(コモンモード信号)がキャンセルされます。

2つの信号のインピーダンスが異なる場合、同じノイズが各ラインに同じキャパシタンスによって結合され、最終的に2つのラインに異なる電圧が生成されます。レシーバーの電圧を差し引くと、ノイズが完全にキャンセルされなくなりました。


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「環境」ノイズが両方の信号に同じように影響するためでしょうか?

それがまさにその理由です。アースへのインピーダンスバランス(またはアースインピーダンスバランス)と呼ばれ、干渉信号が存在する場合、両方のライン(ワイヤ)は等しく影響を受けるため、差動受信アンプを使用する場合、干渉はほぼ根絶されます。

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上の回路(上)には平衡したアースインピーダンスがなく、外部干渉源からのラインノイズの影響を受けやすくなります。下側の回路は、良好なアースインピーダンスバランスを備えており、影響を受けにくくなります。

このスタック交換QとA も参照し、「駆動インピーダンス(送信端)が一致している」についての回答で指摘した点に注意してください。


ところで-また、バランスの取れたインターフェイスをホイートストンブリッジとして見ることができます。これは、回路解析の観点から便利です。
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