La transmission de signaux est très courante dans notre vie quotidienne, comme dans les téléphones portables, les téléviseurs et Internet.

La transmission de signaux asymétriques est un type de transmission de signaux que nous utilisons le plus souvent.

Un signal asymétrique fait référence à un signal transmis en utilisant une seule ligne de signal. Il envoie le signal via un seul conducteur et est le plus couramment utilisé dans les signaux audio et vidéo asymétriques - par exemple, les écouteurs sont des appareils qui reçoivent des signaux asymétriques. Dans un signal asymétrique, le signal est codé et transmis en utilisant une tension ou un courant par rapport à un niveau de référence ou à la masse. Par exemple, une tension supérieure au niveau de la masse peut représenter la logique "1", tandis qu'une tension inférieure au niveau de la masse peut représenter la logique "0". Il s'agit d'une transmission de signal asymétrique : simple, mais très sensible aux interférences.

Supposons que vous passiez un appel dans un environnement bruyant. Le bruit ambiant interférera avec votre appel, ce qui rendra difficile pour l'autre personne de vous entendre clairement. C'est similaire à la façon dont la transmission de signaux asymétriques est sujette aux interférences, sauf que l'interférence dans la transmission de signaux est une interférence électromagnétique (EMI). Comment résoudre ce problème ? La réponse est d'utiliser la transmission de signaux différentiels.

La signalisation différentielle est une technologie de transmission de signaux caractérisée par la transmission simultanée de deux signaux sur deux fils. Ces deux signaux ont la même amplitude mais des phases opposées - et ce sont les signaux différentiels. Alors, quels sont les avantages de cette approche ? Veuillez vous référer au schéma ci-dessous :

1. L'"Émetteur" (extrémité d'émission) utilise deux fils pour transmettre les signaux lors de l'envoi de signaux sur la ligne : le fil inférieur transmet le signal d'origine, tandis que le fil supérieur transmet le signal inversé.
2. Pendant la transmission, un signal de bruit ("Bruit") se produit et se superpose aux signaux des fils supérieur et inférieur. Comme on peut le voir, les signaux des deux fils présentent la même fluctuation.
3. Le "Récepteur" (extrémité de réception) détermine si l'émetteur a transmis la logique 0 ou la logique 1 en comparant la différence de tension entre ces deux signaux. (En communication numérique, l'information est représentée et transmise sous forme binaire, c'est-à-dire en utilisant des combinaisons de 0 et de 1 pour représenter différents symboles ou données.)

• Forte capacité anti-interférence: Le bruit d'interférence est généralement appliqué de manière égale et simultanée aux deux fils de signal différentiel, mais le récepteur ne se soucie que de la différence de signal entre ces deux fils. Par conséquent, le bruit n'a aucun impact sur la signification logique du signal, ce qui permet une annulation complète du bruit.

  Application pratique: Dans la transmission de données à grande vitesse, les signaux différentiels peuvent réduire efficacement la distorsion du signal causée par les interférences électromagnétiques externes, garantissant ainsi la précision et l'intégrité des données.

• Suppression efficace des interférences électromagnétiques (EMI): Étant donné que les deux fils de signal différentiel sont placés côte à côte et ont des amplitudes de signal égales, les champs électromagnétiques couplés entre chaque fil et la masse ont également des amplitudes égales. En même temps, leurs polarités de signal sont opposées, de sorte que leurs champs électromagnétiques s'annulent. Ainsi, les signaux différentiels provoquent moins d'interférences électromagnétiques vers le monde extérieur.

  Application pratique: Les signaux différentiels sont largement utilisés dans les systèmes de communication et de traitement du signal, en particulier dans les scénarios où les rayonnements et les interférences électromagnétiques doivent être réduits - comme dans l'électronique automobile et les domaines aérospatiaux.

• Positionnement temporel précis: Le récepteur des signaux différentiels juge la transition logique 0/1 en fonction du point où la différence d'amplitude entre les deux fils passe de positive à négative (ou vice versa). Cette méthode est plus précise que les signaux asymétriques (qui reposent sur le jugement de la tension de seuil), car elle est moins affectée par le rapport de la tension de seuil à la tension d'amplitude du signal. Elle est donc plus adaptée aux signaux de faible amplitude.

  Application pratique: Dans la transmission de données à grande vitesse et la mesure de précision, le positionnement temporel précis des signaux différentiels assure la synchronisation des données et un traitement précis, améliorant ainsi les performances et la stabilité du système.

1. Par rapport aux signaux asymétriques, les signaux différentiels nécessitent deux fils de signal pour transmettre les mêmes informations. Cela signifie que lors de la transmission de la même quantité de données, les signaux différentiels ont besoin de plus de fils de signal, ce qui augmente le nombre de connexions de circuits et la demande de surface de PCB (Printed Circuit Board).
2. Les pistes différentielles doivent être deux fils de même longueur, de même largeur, proches l'un de l'autre et situés sur la même couche.
3. Risque de génération de signaux en mode commun : Si la conception du signal différentiel est incorrecte, des signaux en mode commun peuvent être générés sur les fils de signal. Les signaux en mode commun augmentent non seulement les problèmes d'EMI, mais peuvent également affecter la qualité de transmission des signaux différentiels.

Les signaux différentiels sont largement utilisés dans divers scénarios qui nécessitent une transmission de signal de haute qualité et des capacités anti-interférence. Voici quelques principaux domaines d'application :

• Transmission par câble: Par exemple, les câbles courants tels que USB (Universal Serial Bus), HDMI (High-Definition Multimedia Interface) et Ethernet (utilisé pour les câbles réseau) utilisent tous des signaux différentiels. Cela permet une meilleure qualité de signal et des capacités anti-interférence plus fortes.
• Équipement audio: Les signaux différentiels sont largement utilisés dans la transmission de signaux pour les équipements audio professionnels, car ils peuvent réduire le bruit et améliorer la qualité audio.
• Communication de données: Dans la communication de données à grande vitesse (par exemple, dans les serveurs et les appareils réseau), les signaux différentiels peuvent fournir des débits de transmission de données plus élevés tout en réduisant les taux d'erreur.
• Équipement médical: Dans certains appareils médicaux qui nécessitent une grande précision et un rapport signal/bruit élevé - tels que les électrocardiographes (ECG) et les électroencéphalographes (EEG) - les signaux différentiels sont également largement utilisés.
• Systèmes de contrôle industriel: Dans les environnements industriels, où les interférences électromagnétiques sont fortes, les signaux différentiels sont souvent utilisés pour la communication entre les capteurs et les contrôleurs afin d'améliorer la fiabilité et la stabilité du système.

Ce sont les principaux domaines d'application des signaux différentiels, mais ils ne se limitent pas à ceux-ci. Les signaux différentiels peuvent être utilisés dans tout scénario qui nécessite une transmission de signal de haute qualité et des capacités anti-interférence.

En résumé, la signalisation différentielle est une méthode de transmission de signaux très efficace. Elle possède de fortes capacités anti-interférence, peut supprimer efficacement les interférences électromagnétiques et offre un positionnement temporel précis. Bien qu'elle présente certaines limitations en matière de câblage, cela n'affecte pas sa large application dans de nombreux domaines.