سیگنال دیفرانسیلی

برای درک زوج دیفرانسیلی یا زوج تفاضلی ابتدا باید سیگنال دیفرانسیلی را درک کنید. سیگنال دیفرانسیلی تکنیکی برای انتقال داده های الکتریکی با استفاده از دو سیگنال مکمل است.

جفت هادی عبور دهنده سیگنال در بیرون از برد مدار چاپی به صورت جفت سیم های پیچیده به هم (twisted pair) هستند و در روی برد مدار چاپی pcb کنار هم و چسبیده به هم عبور می کنند. مدار دریافت کننده این نوع سیگنال ها به اختلاف الکتریکی بین دو هادی توجه می کند و اختلاف ولتاژ هرکدام از این هادی ها با زمین اهمیتی ندارد.

سیستم زوج تفاضلی بدین صورت است که سیگنال به یک جفت حامل منتقل می‌شود، یکی از جفت حامل‌ها سیگنال‌ و دیگری تصویر سیگنال (سیگنال به صورت معکوس) را منتقل می‌کند. همانطور که گفته شد، زوج تفاضلی به اختلاف الکتریکی بین دو حامل توجه می‌کند و اختلاف ولتاژ هر حامل نسبت به زمین اهمیتی ندارد.

سیگنال دیفرانسیلی نیز مانند دیگر سیگنال‌ها ذاتاً از نویز الکتریکی مصون نیست ولی یکی از مزیت‌های مهم آن این است که، تداخل الکترومغناطیسی (EMI) حاصل از جفت سیگنال را به حداقل می‌رساند که این موضوع به دلیل انتقال تصویر سیگنال توسط یکی از زوج سیگنال‌ ها حاصل می‌شود. در بسیاری از پروتکل‌ها از جمله USB ، میکروفون ، هدفون و … از سیگنال دیفرانسیلی استفاده می‌شود.

​

سیگنال دیفرانسیلی – زوج دیفرانسیلی

مزایای استفاده از سیگنال دیفرانسیلی

• به حداقل رساندن تداخل الکترونیکی
• تضعیف تداخل الکترو مغناطیسی
• کاهش انتشار نویز و پذیرش نویز
• بهبود نسبت سیگنال به نویز
• جداسازی موثر از سیستم های قدرت

به دلیل این مزایا در بسیاری از پروتکل های ارتباطی مانند Ethernet و در انتقال سیگنال های ضعیف ابزار دقیق و مخابراتی استفاده می شود.

قوانین مهم در استفاده از زوج دیفرانسیلی ( زوج تفاضلی )

• طول هر دو مسیر باید برابر باشد: این مورد در انتقال سیگنال های RF از اهمیت زیادی برخوردار است.
• سیگنال دیفرانسیلی تقارن باید داشته باشند.
• با پهنای یکسان مسیرکشی شوند.
• کنار یکدیگر مسیرکشی شوند.
• حتماً از لحاظ لایه و تغییر لایه با شرایط یکسان مسیرکشی شوند.

زوج دیفرانسیلی در آلتیوم دیزاینر

در پروژه تست آلتیوم دیزاینر قصد داریم یک زوج دیفرانسیلی را از یک کانکتور دریافت کرده و به ورودی یک آی سی برسانیم. برای این کار ابتدا باید برای سیگنال های دیفرانسیلی Net مشخص کنیم و مانند تصویر زیر، تنها تفاوت این نت ها باید در P_ و N_ باشد.

​

سیگنال دیفرانسیلی – زوج دیفرانسیلی

سپس روی یکی از Wire دوبار کلیک کرده و از مسیری که در تصویر زیر مشاهده می شود گزینه Differential Pair را انتخاب می کنیم. و مانند تصویر زیر نشان Differential Pair را روی Wire ها قرار می دهیم.

​

تعریف زوج دیفرانسیلی در آلتیوم

​

سیگنال دیفرانسیلی – زوج دیفرانسیلی

پس از Update PCB، روی یکی از پد ها کلیک می کنیم و با انتخاب گزینه Interactive Differential Pair Routing زوج تفاضلی را رسم می کنیم. این مرحله از کار نیز در تصویر زیر مشاهده می شود.

​

سیگنال دیفرانسیلی – زوج دیفرانسیلی -زوج تفاضلی

​