噪声对策指南

为何高速传输是差分传输？

2013/10/15

最近的笔记本变得格外的纤薄。在初期的时候，它如同一个超特大的便当盒，即便已经如此之大，居然还附带了许多连接器。
与打印机的连接也是并行接口，使用粗大结实的电缆，以2Mbps的速率与打印机进行通讯，而这些正在逐渐成为一种遥远的记忆。
目前，打印机、硬盘、鼠标等各种设备可以通过较细的USB电缆进行连接。USB3.0使得速率到达5Gbps(5120Mbps)，通讯速度变得更加理想。
而支撑此种技术的就是高速差分传输技术。
这次针对高速差分传输技术的使用背景进行简单说明。
以前，个人电脑所连接电缆的信号传输的主流方式是单端信号方式，其代表性特点是打印机连接使用并行接口，调制解调器使用RS-232C。单端信号传输采用的是多个信号线共同使用信号返回的地线的方式。进行电压检测时，通过地线信号的电位，判断逻辑。在这种方式下，列举如下两个提高传输速率的方法。
① 提高各信号线的传输速度。
② 增加信号线个数。

如果使用②的方法，连接器会更加大型化，电缆也变得更粗。要说起来的话，是希望通过提高信号的传输速度，减少其中的信号线数量，从而实现瘦身简化。但是如果单纯地提高信号的速度，那么不仅需要昂贵的IC，而且辐射的EMI噪音也会变强。
如果降低电压振幅，那么由于信号的上升/下降时间会缩短，高速传输也变得相对容易。但是，它也不尽是优势，如果电压降低，那么由于外部噪音的影响，很容易发生误动作。
为解决这些问题，差分输送技术被利用了起来。所谓差分输送，是指使用两根信号线，使电流在彼此间逆向流动，并通过信号线间的电位差进行传输的方法。至于来自于外部的噪音，即使在正负两端的信号线外施加同样的噪音，因差分传输而容易发现信号线间的电位差，所以噪音会被消除，不易引发误动作。

此外，通过相互间逆向流过电流，抵消磁通，由此降低信号高次谐波所引发的EMI噪音。

虽然说差分传输线不太可能释放EMI噪音，但是驱动器IC的基准电位的波动和传输线的非对称性，不可避免地会引发某种程度的共模噪音。因此，也出现了希望有消除共模噪音元器件的需求，共模扼流线圈作为噪音滤波器也就随之被开发出来。共模扼流线圈不仅具备抑制EMI噪音的效果，而且可以通过如同变压器般的功能，改善信号的非对称性，拥有波形整形的效果。我们公司通过噪音抑制元器件，推动了差分传输的发展，对此我们引以为傲。

负责人：村田制作所元器件事业本部 EMI事业部坪内敏郎

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