差异数据传输：有什么区别？

隔离器的主要功能是通过电气隔离栅传送某种形式的信息，同 时阻止电流。隔离器采用绝缘材料制造，可以阻止电流，隔离 栅两端都有耦合元件。信息通常在传输通过隔离栅之前由耦合 元件编码。

ADI公司的iCoupler®数字隔离器使用芯片级微变压器作为耦合元 件，将数据传输通过高质量聚酰亚胺隔离栅。iCoupler隔离器中 主要使 用两种数据传输方法：单端和差分。选择数据传输机制 时，需要进行工程设计取舍，以优化所需的终端产品特性。

在单端数据传输中，我们使用变压器，初级绕组的一端接地。 输入信号中的逻辑转换编码为脉冲，相对于地面始终为正极 性，位于发送器芯片上。这也称为“一脉冲两脉冲”，因为上升 沿编码为两个连续脉冲，而下降沿表示为单个脉冲(请参见图1 顶部)。隔离栅另一端的接收器接收到信号，并确定发送了一个 还是两个脉冲；然后，它将会相应地重构输出。

差分数据传输使用真差分方式的变压器。在此情况下，当检测 到输入沿时，始终都发送单个脉冲，但脉冲的极性会决定转换 是上升还是下降(图1底部)。接收器为真差分结构，并根据脉冲 极性更新输出。

单端方法的主要优点之一是低数据速率下的功耗比较低。这是 因为差分接收器需要的直流偏置电流多于在单端接收器中使用 的CMOS施密特触发器。然而，差分方法在较高吞吐速率下功耗 较低，有两个原因：驱动电平和脉冲数量。变压器的驱动电平 可以降低，因为接收器只需确定极性，而无需确定存在单个脉 冲还是两个脉冲。单端系统平均每边沿需要1.5个脉冲，而差分 传输每边沿需要1个脉冲(减少了33%)。

减小的驱动电平和较少的脉冲还可以减少射频辐射。产生辐射 的原因是电源中的电流脉冲导致了印刷电路板结构的辐射。由 于脉冲较少，而且每个脉冲的能量较低，因而产生的射频辐射 显著减少。

与单端系统相比，差分传输还有另外两个优势：传播延迟和抗 扰度。在单端方法中，在创建单个脉冲或两个脉冲时，必须有 特定的时序关系，而且接收器必须分析特定时间窗口内的脉 冲。这些要求会对编码和解码产生限制，最终限制通过器件的 传播延迟。这进而限制器件能够达到的总吞吐量。差分方法受 到的限制较少，因为它始终使用单个脉冲，因而传播延迟较低， 吞吐量较高。

差分接收器能够可靠地检测发送器发送的差分信号，还会抑制在隔离系统中普遍存在的无用共模噪声，导 致共模瞬变抗扰度(CMTI) 显著提高。差分接收器还不大容易受到电源噪声的影响，因而抗扰度较高。光耦合 器中使用的LED实质上是单端的，这正是光耦合器的CMTI性能通常较差的原因之一。差分数据传输使得 iCoupler数字隔离器的性能相对于光耦合器有了显著提升。

数据传输方法也是设计人员优化数字隔离器性能的一个选项。将真差分耦合元件作为iCoupler技术的基础， 可在这一方面提供很高灵活性，这也是光耦合器和容性耦合器件通常无法企及的。

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