高频情况下的单端信号和差分信号的转换
差分电路与单端电路的区别
差分信号与单端信号一、基本区别不说理论上的定义，说实际的单端信号指的是用一个线传输的信号，一根线没参考点怎么会有信号呢？easy，参考点就是地啊。
也就是说，单端信号是在一跟导线上传输的与地之间的电平差那么当你把信号从A点传递到B点的时候，有一个前提就是A点和B点的地电势应该差不多是一样的，为啥说差不多呢，后面再详细说。
差分信号指的是用两根线传输的信号，传输的是两根信号之间的电平差。
当你把信号从A点传递到B点的时候，A点和B点的地电势可以一样也可以不一样但是A点和B点的地电势差有一个范围，超过这个范围就会出问题了。
二、传输上的差别单端信号的优点是，省钱～方便～大部分的低频电平信号都是使用单端信号进行传输的。
一个信号一根线，最后把两边的地用一根线一连，完事。
缺点在不同应用领域暴露的不一样归结起来，最主要的一个方面就是，抗干扰能力差。
首先说最大的一个问题，地电势差以及地一致性。
大家都认为地是0V，实际上，真正的应用中地是千奇百怪变化莫测的一个东西我想我会专门写一些地方面的趣事。
比如A点到B点之间，有那么一根线，用来连接两个系统之间的地那么如果这根线上的电流很大时，两点间的地电势可能就不可忽略了，这样一个信号从A的角度看起来是1V，从B的角度看起来可能只有0.8V了，这可不是一个什么好事情。
这就是地电势差对单端信号的影响。
接着说地一致性。
实际上很多时候这个地上由于电流忽大忽小，布局结构远远近近地上会产生一定的电压波动，这也会影响单端信号的质量。
差分信号在这一点有优势，由于两个信号都是相对于地的当地电势发生变化时，两个信号同时上下浮动（当然是理想状态下）差分两根线之间的电压差却很少发生变化，这样信号质量不久高了吗？其次就是传输过程中的干扰，当一根导线穿过某个线圈时，且这根线圈上通着交流电时，这根导线上会产生感应电动势～～好简单的道理，实际上工业现场遇到的大部分问题就是这么简单，可是你无法抗拒～如果是单端信号，产生多少，就是多少，这就是噪声你毫无办法。
运放 单端转差分
运放单端转差分一、运放基本概念与原理运放，即运算放大器，是一种模拟电路，具有广泛的应用。
其基本原理是根据输入电压的差值放大输出电压，实现信号的放大和处理。
运放具有高增益、宽频带、低噪声、低失真等特点，是电子电路设计中不可或缺的元件。
二、单端转差分电路原理与实现单端转差分电路，是一种将单端输入信号转换为差分输出信号的电路。
其主要目的是提高电路的抗干扰能力，减小共模干扰对信号的影响。
实现单端转差分的过程主要包括两部分：输入端变压器和输出端差分放大器。
1.输入端变压器：通过改变变压器的比例，将单端输入信号转换为差分输入信号。
变压器具有良好的抗干扰性能，能有效抑制共模干扰。
2.输出端差分放大器：差分放大器采用对称结构，能将输入端的差分信号放大，并输出差分信号。
差分放大器具有很高的增益，可以进一步提高信号质量。
三、运放应用场景及优势1.信号放大：运放在信号放大领域具有广泛的应用，如音频放大器、视频放大器等。
其优势在于可以实现高增益、低失真的信号放大。
2.滤波器：运放可以应用于各类滤波器设计，如低通、高通、带通等。
利用运放的宽频带特性，可以实现对不同频率信号的滤波处理。
3.模拟计算：运放可以用于实现复杂的模拟计算电路，如积分器、微分器等。
这些电路在信号处理、自动控制等领域具有重要应用。
4.传感器信号处理：运放可用于传感器信号的处理，如将传感器的微小信号放大、滤波等，便于后续信号处理和分析。
四、实际工程中的注意事项1.运放的选择：根据实际应用场景选择合适的运放，如增益、带宽、电源电压等参数。
2.电源去耦：为减小电源干扰对运放的影响，应在电源输入端加装去耦电容。
3.接地处理：合理处理接地线，降低共模干扰对电路的影响。
4.散热设计：运放在工作过程中会产生热量，需考虑散热问题，以保证电路稳定工作。
常用单端到差分转换电路
常⽤单端到差分转换电路1、可采⽤AD8138来实现单端到差分的转换电路采⽤的是AD公司的AD8138，该放⼤器具有较宽的模拟带宽(320MHz，⼀3dB，增益1)，⽽且可以实现将单端输⼊变成差分输出的功能。
此项功能在现代⾼速模数变换电路中⾮常有⽤，因为⼏乎所有的⾼速A／D芯⽚都要求模拟信号为差分输⼊，虽然部分芯⽚的⼿册中提到对于单端输⼊信号也可使⽤，但这样⼀来会使A／D转换结果的⼆次谐波增⼤，降低信噪⽐(SNR)。
AD8138很好的解决了这个问题，⽤户可以很容易的将单端信号转换成差分输出⽽不必使⽤变压器，并且它的输⼊阻抗⾼达6MQ，可以直接与输⼊信号相连⽽省略隔离放⼤器，⼤⼤精简了电路结构。
相对于运算放⼤器，AD8138在差分信号处理⽅⾯取得了重⼤进步。
AD8138可以⽤作单端⾄差分放⼤器或差分⾄差分放⼤器。
它像运算放⼤器⼀样易于使⽤，并且⼤⼤简化了差分信号放⼤与驱动。
该器件采⽤ADI公司的专有XFCB双极性⼯艺制造，-3 dB带宽为320 MHz，提供差分信号，谐波失真在现有差分放⼤器中最低。
AD8138具有独特的内部反馈特性，可以提供输出增益和相位匹配平衡，从⽽抑制偶数阶谐波。
其典型应⽤电路接法如下图所⽰：2、采⽤AD8042实现⼀⽚AD8042（内部为两个运放）即可实现单端到差分电路的转换，其参数详见datasheet，具体接法见下图：⾼速 DAC，⽐如模拟器件(Analog Devices)公司的 AD9776/78/79 TxDAC 系列，能提供差分输出，但对于低端交流电应⽤或⾼精度电平设置应⽤，配备差分转换电路的单端电流输出 DAC 提供了⼀种新颖的⽅法来⽣成差分波形控制功能。
图 1 中的基本电路组合了电流输出 DAC（即 IC1，如 8 位AD5424 DAC）和⼀个单端⾄差分运算放⼤级IC2、IC3A、IC3B——来产⽣要求的输出。
对于双电源应⽤，可选择 DAC 的单极⼯作模式来达到 DAC 的最优性能。
单端转差分运放
单端转差分运放单端转差分运放是一种非常常用的电路元件，在各种电子设备中都有广泛的应用。
它的作用是将单端输入信号转换成差分输出信号，具有放大倍数高、输入阻抗大、共模抑制能力强等特点。
接下来，我们将从原理、结构和使用中的注意事项等方面全面介绍单端转差分运放。
首先，我们来简单了解一下单端转差分运放的工作原理。
单端转差分运放是通过将输入信号分别与虚拟地（通常为电源的一半电压）和实地相连，利用差动输入的方式实现的。
当输入信号与虚拟地相比较时，虚拟地上不存在信号，从而达到了将单端输入信号转换成差分输出信号的目的。
接下来，我们来看一下单端转差分运放的结构。
它一般由差分放大器、差分对和输出级组成。
差分放大器是单端转差分运放的核心部分，它负责将输入信号转换成差分信号，具有高增益和高共模抑制比的特点。
差分对主要由两个晶体管和一个电流源构成，起到了控制输入信号的作用。
而输出级则负责将差分信号转换成单端输出信号。
在使用单端转差分运放时，我们需要注意以下几点。
首先，要选择合适的电源电压，使得差分输入电压范围不超过运放的工作电压范围。
其次，要注意防止共模干扰，即对共模信号进行抑制，避免干扰信号对输出信号的影响。
此外，还要注意单端输入信号的幅度和频率范围是否适合运放的工作范围，并使用合适的滤波电路进行滤波处理。
总的来说，单端转差分运放是一种非常实用的电路元件。
无论是在音频设备、通信设备还是测试仪器中，都有广泛的应用。
通过了解其工作原理、结构和使用注意事项，我们可以更好地理解和应用单端转差分运放，为我们的电子设计和电路搭建提供有力支持。
希望本文能够对读者有所帮助。
运放 单端信号转差分
运放单端信号转差分
运放可以将单端信号转换为差分信号，这个过程被称为单端信号转差分。
在许多应用中，需要使用差分信号，例如在放大信号、传输信号和抑制干扰等方面。
虽然差分信号和单端信号都可以传输电信号，但它们之间的主要区别是差分信号具有较高的抗干扰能力和更好的
传输性能。
因此，单端信号转差分是非常重要的技术，可以提高整个系统的性能和可靠性。
在单端信号转差分过程中，运放通常被用作一个转换器。
转换器的输入是单端信号，输出是差分信号。
运放可以通过在电路中添加一个反相输入和一个非反相输入来实现单端信号转差分。
在这种情况下，反相输入端的电压等于单端信号的电压，而非反相输入端的电压等于反相输入端的电压减去单端信号的电压。
因此，输出电压等于两个输入电压之间的差值。
这种差分信号可以用于许多应用，例如放大和测量。
总之，运放是一种非常重要的电路元件，可以将单端信号转换为差分信号。
这个过程是非常有用的，可以提高整个系统的性能和可靠性。
差分信号具有更好的传输性能和抗干扰能力，因此在许多应用中都被广泛使用。
因此，运放的应用和使用对于电子工程师和电路设计师来说是非常重要的。
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在XILINX中差分输入信号到单端信号的转换
在 XILINX 中差分输入信号到单端信号的转换
在 XILINX 中差分输入信号到单端信号的转换
设计者：sunchanghong 笔名： 海豚
sunchanghong may ,2013
Suncha nghong Beijing, china QQ:750506590 Email:haitu n200@
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在 XILINX 中差分输入信号到单端信号的转换
在 XILINX 中差分输入信号到单端信号的转换
一 理论基础： 1 理论： 差分传输是一种信号传输技术，区 别于传统的一根信号线一根地线的 做法，差分传输
如图所示，在这两根线上都传输信号，这两个信号的振幅相等，相位相反，在这两根线上的 传输的信号就是差分信号。信号的接收端比较这两个电压的差值来判断发送端发送的是 0 还是 1。在电路板上，差分走线必须是等长、等宽、紧密靠近，且在同一层面的两根线。
二 XILINX FPGA 中差分信号的使用方 在一个 module 模块中讲述差分信号转换到单端信号的方法 1 在代码中的定义 module chafen( clk_p, clk_n iin_p, iin_n, qin_p, qin_n, … );
Input clk_p; Input clk_n; Input [2:0] iin_p;
IBUFDS Qin_u0 ( .I(qin_p[0]), .IB(qin_n[0]), .O(qin[0]) );
差分信号转单端信号使用概述
差分信号转单端信号使用概述差分信号的阐述差分传输是一种信号传输的技术，区别于传统的一根信号线一根地线的做法，差分传输在这两根线上都传输信号，这两个信号的振幅相等，相位相反。
在这两根线上传输的信号就是差分信号。
严格意义上来讲，所有电压信号都是差分的，因为一个电压只能是相对于另一个电压而言的。
在某些系统里，"系统地"被用作电压基准点。
当'地'当作电压测量基准时，这种信号规划被称之为单端的。
我们使用该术语是因为信号是用单个导体上的电压来表示的。
另一方面，一个差分信号作用在两个导体上。
信号值是两个导体间的电压差。
尽管不是非常必要，这两个电压的平均值还是会经常保持一致。
单端信号的阐述单端输入输入信号均以共同的地线为基准这种输入方法主要应用于输入信号电压较高(高于1 V),信号源到模拟输入硬件的导线较短(低于15 ft),且所有的输入信号共用一个基准地线.如果信号达不到这些标准,此时应该用差分输入.对于差分输入,每一个输入信号都有自有的基准地线;由于共模噪声可以被导线所消除,从而减小了噪声误差.单端输入时, 是判断信与 GND 的电压差。
差分信号转单端信息号又称编码器信号转换器编码器信号转换模块，可应用于解决旋转编码器、光栅尺差模输出与单片机、PLC控制器之间转换接口、应用于西门子、ABB、AB、欧姆龙、三菱、松下、台达等各类PLC高速计数模块、脉冲输入端）、电动机编码器、光栅尺与PLC控制器之间转换接口、变频器信号与PLC控制器之间的信号传输、还特别适用于电机自控应用等领域。
尤其是能克服工控系统复杂的现场环境下的强干扰，排除强电场、强磁场等电气干扰。
双高速差模信号转换器能有效保护较为敏感的电路，并且具有脉冲整形功能，有效地提高了系统之间的抗干扰性能，为工业自动化控制系统中提供一个安全接口。
产品概述SYN5007A型差分转集电极开漏输出模块是由西安同步电子科技有限公司精心设计、自行研发生产的一款信号转换设备，将伺服编码器光栅尺等A+,A-,B+.B-, C+,C-,D+.D-,转换成标准的PLC 的A,B 和C,D 相高速计数信号。
差分信号和单端信号概述
差分信号与单端信号概述差分信号和普通的单端信号走线相比，最明显的优势体现在以下三个方面：a. 抗干扰能力强，因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时被耦合到两条线上，而接收端关心的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可以被完全抵消。
b. 能有效抑制EMI(电磁干扰)，同样的道理，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少。
c. 时序定位精确，由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路。
目前流行的LVDS (low voltage differential signaling )就是指这种小振幅差分信号技术。
1、共模电压和差模电压我们需要的是整个有意义的“输入信号”，要把两个输入端看作“整体”。
就像初中时平面坐标需要用x,y两个数表示，而到了高中或大学就只要用一个“数”v,但这个v是由x,y两个数构成的“向量”……而共模、差模正是“输入信号”整体的属性，差分输入可以表示为vi = (vi+, vi-) 也可以表示为vi = (vic, vid) 。
c表示共模，d表示差模。
两种描述是完全等价的。
只不过换了一个认识角度，就像几何学里的坐标变换，同一个点在不同坐标系中的坐标值不同，但始终是同一个点。
运放的共模输入范围：器件(运放、仪放……)保持正常放大功能(保持一定共模抑制比CMRR条件下允许的共模信号的范围。
显然，不存在“某一端”上的共模电压的问题。
但“某一端”也一样存在输入电压范围问题。
而且这个范围等于共模输入电压范围。
道理很简单：运放正常工作时两输入端是虚短的，单端输入电压范围与共模输入电压范围几乎是一回事。
对其它放大器，共模输入电压跟单端输入电压范围就有区别了。
例如对于仪放，差分输入不是0 ,实际工作时的共模输入电压范围就要小于单端输入电压范围了。
差分信号转单端信号的方法
差分信号转单端信号的方法差分信号与单端信号是电路中常见的两种信号形式。
差分信号由两个相互互补的信号组成，分别为正信号和负信号，它们的差值表示信号的幅度。
而单端信号指的是只有一个信号引脚的信号形式。
在一些应用中，我们需要将差分信号转换为单端信号，以满足特定的电路需求。
本文将介绍一些常见的差分信号转单端信号的方法。
方法一：差分到单端的运算放大器转换差分到单端的运算放大器转换是一种常见且简单的方法。
它使用一个差分放大器电路将差分信号转换为单端信号。
差分放大器由两个输入端和一个输出端组成。
通过适当选择放大器的电阻值和电压增益，可以将差分信号的差值放大并转换为单端信号。
这种方法的优点是结构简单，成本较低，适用于一些对信号传输要求不高的应用。
方法二：使用差分到单端转换器芯片差分到单端转换器芯片是一种专门用于差分信号转单端信号的集成电路。
这种芯片通常具有高精度、低功耗和高速传输等特点，可以满足一些对信号质量要求较高的应用。
使用差分到单端转换器芯片可以简化电路设计，提高系统性能，并且具有较好的抗干扰能力。
不同的芯片具有不同的特性和参数，根据具体的应用需求选择合适的芯片进行使用。
方法三：使用变压器进行信号转换变压器是一种常见的电气元件，它可以将信号的电压转换为不同的电压。
在差分信号转单端信号的应用中，可以使用差分模式变压器将差分信号的电压转换为单端信号。
差分模式变压器具有多个绕组，通过适当连接绕组可以实现差分信号到单端信号的转换。
这种方法的优点是转换效率高、传输距离较远，适用于一些对信号传输距离要求较高的应用。
方法四：使用差分线路进行信号转换差分线路是一种通过差分信号传输和转换的电路。
在差分信号转单端信号的应用中，可以使用差分线路将差分信号转换为单端信号。
差分线路由差分对、电阻和电容等元件组成，通过合理设计差分线路的参数和结构，可以实现差分信号到单端信号的转换。
这种方法的优点是灵活性高、可调性强，适用于一些对信号处理要求较高的应用。
差分电压转单端电压
差分电压转单端电压在电子电路设计中，差分信号和单端信号是两种常见的信号类型。
差分信号是指两个信号之间的差值，而单端信号是指一个信号相对于地或其他参考点的电压值。
在一些高速、高精度的应用中，常常需要将差分信号转换成单端信号，这就需要使用差分电压转单端电压的电路。
差分信号的优势在于抗干扰能力较强，信噪比高，可以使信号传输更加稳定可靠。
而单端信号则更易于处理和传输，成本更低。
因此，在很多应用中，需要将差分信号转换成单端信号，以满足系统设计的需求。
差分信号是指信号在两个相互正负极性的信号线上分别传输的信号，一般用V+和V-表示。
而单端信号是指相对于0v参考点的信号。
在一些传感器、高速通信等领域常常使用差分信号来传输数据，如PCIe总线、以太网、USB等。
但是，为了将这些信号向后级传递，需要将差分信号转换为单端信号。
差分电压转单端电压的原理是通过一定的电路技术将两个差分信号线上的信号合并成一个单端信号输出。
这通常涉及到差分放大器的设计，通过放大差分信号，并对其进行一定的处理，将其转换为单端信号输出。
差分放大器是实现差分信号到单端信号转换的关键元件。
它可以将两个差分输入信号相乘，相加，相减等运算，来实现对信号的放大、滤波、偏置等处理。
通过差分放大器的设计，可以控制差分信号的增益、相位、偏置等参数，从而实现差分信号到单端信号的转换。
差分放大器的设计需要考虑很多因素，如增益、带宽、输入输出阻抗、共模抑制比（CMRR）、噪声等。
在实际设计中，一般会采用差分对单端转换器（D2A）电路，通过差分运算放大器、偏置电路、滤波器等组成，实现对差分信号的处理。
在差分电压转单端电压的设计中，还需要考虑输入信号的特性，如幅度、频率等。
同时还需要考虑输出信号的要求，如波形、幅度精度等。
在设计过程中，需要对信号进行仿真分析，进行参数调节，以满足系统性能指标的要求。
总的来说，差分电压转单端电压是一种常见的信号处理技术，可以应用于很多领域，如通信、传感器、工业控制等。
差分信号和单端信号概述
差分信号与单端信号概述差分信号和普通的单端信号走线相比，最明显的优势体现在以下三个方面：a.抗干扰能力强，因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时被耦合到两条线上，而接收端关心的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可以被完全抵消。
b.能有效抑制EMI(电磁干扰)，同样的道理，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少。
c. 时序定位精确，由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路。
目前流行的LVDS（low voltage differential signaling）就是指这种小振幅差分信号技术。
1、共模电压和差模电压我们需要的是整个有意义的“输入信号”，要把两个输入端看作“整体”。
就像初中时平面坐标需要用 x,y 两个数表示，而到了高中或大学就只要用一个“数”v，但这个 v 是由 x,y 两个数构成的“向量”……而共模、差模正是“输入信号”整体的属性，差分输入可以表示为vi = (vi+, vi-)也可以表示为vi = (vic, vid)。
c 表示共模，d 表示差模。
两种描述是完全等价的。
只不过换了一个认识角度，就像几何学里的坐标变换，同一个点在不同坐标系中的坐标值不同，但始终是同一个点。
运放的共模输入范围：器件（运放、仪放……）保持正常放大功能（保持一定共模抑制比 CMRR）条件下允许的共模信号的范围。
显然，不存在“某一端”上的共模电压的问题。
但“某一端”也一样存在输入电压范围问题。
而且这个范围等于共模输入电压范围。
道理很简单：运放正常工作时两输入端是虚短的，单端输入电压范围与共模输入电压范围几乎是一回事。
对其它放大器，共模输入电压跟单端输入电压范围就有区别了。
例如对于仪放，差分输入不是 0，实际工作时的共模输入电压范围就要小于单端输入电压范围了。
一种单端转双端差分的高速模拟电路
Telecom Power Technology研制开发一种单端转双端差分的高速模拟电路华山（福建利利普光电科技有限公司，福建提供一种单端转双端差分的高速模拟电路，其目的在于克服对高成本、高速以及高带宽集成运放芯片的依赖。
该电路用于将单端模拟信号进行增益调整转换成双端差分输出，既能保证电路性能，又能满足后级芯片输入输入级的设计应用。
A High-Speed Analog Circuit with Single-End to Double-End DifferentialHUA Shan(Fujian Lilliput Optoelectronics Technology Co., Ltd., ZhangzhouAbstract: This paper presents a high speed analog circuit with single-end to double-end differential, which aimsto overcome the dependence on high cost, high speed and high bandwidth integrated op amplifier chips. The circuit is used to adjust the gain of the single-ended analog signal and convert it to the double-ended differential output, which can not only guarantee the circuit performance, but also satisfy the electrical characteristics of the input signal of the 2021年2月25日第38卷 第4期Telecom Power TechnologyＦｅｂ． ２５， ２０２１ Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．４ 华 山：一种单端转双端差分的高速模拟电路Vbias+VCCR21R19R18R20R3R1R24R25R14R29R28R26R27R17R16-VCCR7R10R12R5R15R2R6R4R23R22SIG_OUT_NSIG_OUT_PR30R8R9Q9Q6Q1Q7Q8Q10Q11Q12SIG_INQ5Q3Q4Q2C5C1C2C3CT1CT3CT2C6C7C8C9C10C11C4VCMU1+--VCC图1 一种单端转双端差分的高速模拟电路间也需要有一定的交流回路，补偿电路的非线性[3]。
单端、差分信号有何不同_单端信号和差分信号区别
单端、差分信号有何不同_单端信号和差分信号区别本文为大家详细介绍单端信号和差分信号区别。
差分信号介绍差分传输是一种信号传输的技术，区别于传统的一根信号线一根地线的做法，差分传输在这两根线上都传输信号，这两个信号的振幅相等，相位相差180度，极性相反。
在这两根线上传输的信号就是差分信号。
差分信号优点差分信号的第一个好处是，因为你在控制基准电压，所以能够很容易地识别小信号。
在一个地做基准，单端信号方案的系统里，测量信号的精确值依赖系统内地的一致性。
信号源和信号接收器距离越远，他们局部地的电压值之间有差异的可能性就越大。
从差分信号恢复的信号值在很大程度上与地的精确值无关，而在某一范围内。
差分信号的第二个主要好处是，它对外部电磁干扰（EMI）是高度免疫的。
一个干扰源几乎相同程度地影响差分信号对的每一端。
既然电压差异决定信号值，这样将忽视在两个导体上出现的任何同样干扰。
除了对干扰不大灵敏外，差分信号比单端信号生成的EMI还要少。
差分信号提供的第三个好处是，在一个单电源系统，能够从容精确地处理双极信号。
为了处理单端，单电源系统的双极信号，我们必须在地和电源干线之间某任意电压处（通常是中点）建立一个虚地。
用高于虚地的电压来表示正极信号，低于虚地的电压来表示负极信号。
接下来，必须把虚地正确地分布到整个系统里。
而对于差分信号，不需要这样一个虚地，这就使我们处理和传播双极信号有一个高真度，而无须依赖虚地的稳定性。
差分信号缺陷差分电路的主要缺陷是走线的增加。
因此，如果你的应用中这些优点没有一个是特别重要的，那么就不值得为差分信号以及附带的布线考虑增加面积。
但是如果这些优点在你的电路中产生了显著的性能差异，那么增加的布线面积就是我们付出的代价。
单端信号和差分信号区别一、基本区别单端信号指的是用一个线传输的信号，一根线没参考点怎么会有信号呢？参考点就是地啊。
也就是说，单端信号是在一跟导线上传输的与地之间的电平差。
那么当你把信号从A点传递到B点的时候，有一个前提就是A点和B点的地电势应该差不多是一样的。
单端信号转差分信号方法介绍
单端信号转差分信号方法介绍
在单端信号转差分信号的方法中，常用的有三种：运放法、变压器法
和差模电路法。
1.运放法
运放（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种常用的线性集
成电路，广泛应用于信号放大、变换与处理等电路。
在单端信号转差分信
号的方法中，可以利用运放的放大特性来实现。
运放法的基本原理是，将单端信号输入到运放的非反相端，将反相端
接地。
通过选择合适的电阻值和运放增益，可以实现单端信号的放大和转
换为差分信号。
运放法的优点是实现简单、性能稳定，但对输入信号电平
要求较高。
2.变压器法
变压器法是一种基于变压器的电路方法，通过变压器的耦合作用将单
端信号转换为差分信号。
变压器法的基本原理是，将单端信号输入到一个变压器的一侧，将变
压器的另一侧接地。
通过变压器的绕组比例，将单端信号转换为差分信号。
变压器法的优点是实现简单、转换效果稳定，但需要采用专门的变压器和
调整绕组比例。
3.差模电路法
差模电路法是一种基于差模电路的方法，通过差模电路的放大和转换
作用将单端信号转换为差分信号。
差模电路法的基本原理是，将单端信号输入到差模电路的非反相端，将反相端接地。
差模电路通过选择合适的电阻和放大器的增益，将单端信号放大并转换为差分信号。
差模电路法的优点是转换效果好、抗干扰能力强，但需要进行一定的电路设计和参数调整。
总结起来，单端信号转差分信号的方法主要有运放法、变压器法和差模电路法。
不同的方法适用于不同的应用场景，选择合适的方法可以提高系统的性能和可靠性。
一种高频电路中差分信号端口与单端信号端口转换电路[实用新型专利]
![一种高频电路中差分信号端口与单端信号端口转换电路[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/361dd7f8cc7931b764ce1548.png)
专利名称：一种高频电路中差分信号端口与单端信号端口转换电路
专利类型：实用新型专利
发明人：程东风,李建平
申请号：CN201520284637.8
申请日：20150505
公开号：CN204681336U
公开日：
20150930
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开一种高频电路中差分信号端口与单端信号端口转换电路，其特征在于，包括PCB板、电感和平衡导电线路，所述电感为一个，所述平衡导电线路绘制在PCB板上，整体
呈“工”字形，左侧的两个接线端分别电连接RF_N，RF_P差分平衡高频端口，所述电感位
于“工”字形的中间竖直线“1”的中间位置；所述“工”字形右侧的接线端与RF单端非平衡端口电连接。
本实用新型对通用的高频L-C balun匹配电路进行简约化的再设计，减少了器件的数量，达到线路尺寸愈加小型化的应用要求，节约了成本，增强了可靠性。
申请人：深圳市易达讯科技有限公司
地址：518029 广东省深圳市福田区八卦二路535栋412房
国籍：CN
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fpga 差分信号转单端
fpga 差分信号转单端
【实用版】
目录
1.FPGA 简介
2.差分信号的概念与优势
3.FPGA 中差分信号转换为单端信号的方法
4.总结
正文
1.FPGA 简介
FPGA（现场可编程门阵列）是一种集成电路，用户可以通过编程配置其内部结构和功能。
FPGA 具有高度灵活性，广泛应用于数字信号处理、通信、图像处理等领域。
2.差分信号的概念与优势
差分信号是一种信号传输方式，其特点是信号值相对于某个参考电压的差值。
差分信号具有抗干扰能力强、传输距离远等优点，因此在高速信号传输和模拟信号处理中得到广泛应用。
3.FPGA 中差分信号转换为单端信号的方法
在 FPGA 中，可以通过以下方法将差分信号转换为单端信号：
（1）使用 OBUFDS 原始（primitive）：在 Xilinx FPGA 中，可以使用 OBUFDS 原始进行单端转差分输出。
具体设置方法可参考官方文档。
（2）利用 VHDL 或 Verilog 编程：可以通过编写 VHDL 或 Verilog 代码，实现差分信号到单端信号的转换。
这需要对 FPGA 的 IO 标准和差分信号传输原理有深入了解。
（3）使用第三方 IP 核：一些第三方公司提供专门用于差分信号转
换的 IP 核，可以方便地实现差分到单端的转换。
4.总结
FPGA 作为一种灵活的可编程硬件平台，可以通过多种方法实现差分信号到单端信号的转换。
数字信号 单端转差分 芯片
数字信号的单端转差分通常通过使用差分传输线和差分驱动芯片来实现。
差分信号传输在工业和通信领域中广泛应用，它可以提供更好的抗干扰性能和噪声抑制能力。
在单端信号传输中，信号通过单根导线传输。
而在差分信号传输中，信号由一对相互互补的信号（即正向和反向信号）组成，并通过两根导线进行传输。
这种差分结构可以有效地抵消外部干扰和噪声对信号的影响，提高信号的可靠性。
差分驱动芯片是用于产生差分信号并驱动差分传输线的集成电路。
它接收单端信号作为输入，并将其转换为差分信号输出。
差分驱动芯片通常包括一个差分放大器和输出驱动器。
差分放大器负责将单端信号转换为差分信号，而输出驱动器则提供足够的电流或电压来驱动差分传输线。
差分驱动芯片具有许多优点，例如：
1. 抗干扰性强：差分信号传输能够抵消共模噪声和干扰信号，从而提高系统的抗干扰性能。
2. 噪声抑制能力强：通过相互互补的差分信号，可以有效地减小噪声对信号的影响，提高信号质量。
3. 传输距离远：差分传输线具有较低的传输损耗和较好的噪声特性，在长距离传输中表现更优秀。
差分驱动芯片在许多应用中都得到了广泛使用，例如高速通信、音视频传输、工业自动化等领域。
常见的差分驱动芯片包括LVDS（低压差分信号）、PECL（正负电平逻辑）、CML（共模逻辑）等。
需要注意的是，具体的差分驱动芯片的选择和使用需要根据具体的应用需求和技术规范进行评估和决策。
希望对你有所帮助！如果还有其他问题，请随时提问。
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Single-to-differential Conversion inHigh-frequency ApplicationsIntroductionThe aim of this application note is to provide the user with different techniques for sin-gle-to-differential conversions in high frequency applications.The first part of this document gives a few techniques to be used in applications where a single-to-differential conversion is needed.The second part of the document applies the same techniques to Atmel broadband data conversion devices, taking into account the configuration of the converters’ input buffers.This document does not give an exhaustive panel of techniques but should help most users find a convenient method to convert a single-ended signal source to a differen-tial signal.2Conversion Techniques in HF Applications5359A–BDC–01/04Single-to-differential Conversion TechniquesNote:All lines are 50Ω lines unless otherwise specified.Technique 1: Direct Conversion Using a 1:√ 2 Balun The following implementation is the simplest one in theory but not necessarily the easi-est to implement in practice due to the limited availability of 1:√ 2 baluns.The typical configuration of this technique is the following:Figure 1. Single-to-differential Conversion Using a 1:√ 2 balunThe disadvantage of this method is that it can be difficult to find a 1:√2 balun on the mar-ket since the number of turns on the secondary has to be 2√ 2 times the number of turns on the primary.For example, if the primary has 10 turns, then the secondary should have 2 x 7 turns,which could be of some difficulty (the total number of wires is 24 in this example, which is a huge number for an RF transformer). However, power hybrid junctions exist that have the same properties and may be found more easily.The advantage of this configuration is that there is no insertion loss during the transfor-mation from single to differential (power from the primary to each secondary is conserved, P 1 = P 2 global power).Furthermore, no additional discrete components are required for the matching between the source and the receiver.3Conversion Techniques in HF Applications5359A–BDC–01/04Technique 2: Conversion Using a 1:1 BalunIn the following configuration, a standard 1:1 balun is used.Figure 2. Single-to-differential Conversion Using a 1:1 BalunThe drawbacks of this solution is that a 100Ω (2 x 50Ω) resistor is required for the match-ing (50Ω at the source and 100Ω in parallel to 2 x 50Ω at the receiver input), and thatwhile P 1 is supplied at the source, only half the power is transmitted to the receiver (the loss is due to the 100Ω resistor): P 2 = P 1/2 in W (or P 1 - 3dB in dBm). Extra components are also required to provide biasing.The advantage of this configuration is that it uses a standard 1:1 transformer that is easy to find on the market.Notes:1.The 100Ω resistor has to be placed as close as possible to the load (input buffer).2.25Ω lines have to be used at the output of the balun.4Conversion Techniques in HF Applications5359A–BDC–01/04Technique 3: Conversion Using a 1:1 Balun with Double SecondaryIn the following figure, a standard 1:1 double coil balun is used.Figure 3. Single-to-differential Conversion Using a 1:1 Double Coil BalunAgain, this configuration has one main disadvantage, which is that two 50Ω resistors arerequired for the matching (50Ω at the source and 2 x 50Ω in parallel at the receiver input), and that as in the preceding technique, while P 1 is supplied at the source, only half the power is transmitted to the receiver (the loss is due to the 100Ω resistor): P 2 =P 1/2 in W (or P 1 - 3dB in dBm). In addition, 100Ω lines are required to keep the imped-ance matching.The advantage of this configuration is that the middle point can be easily used for biasing.Notes:1.The 50Ω resistors have to be placed as close as possible to the load (input buffer).2.25Ω lines have to be used at the output of the balun.5Conversion Techniques in HF Applications5359A–BDC–01/04Technique 4: Conversion Using a 1:1 Balun withTwisted CableThis last configuration uses a 1:1 balun but in a totally different way: it makes use of thefact that each coil has the same potential drop. In this configuration, however, the pri-mary and secondary are well-isolated from one another. Figure 4. Single-to-differential Conversion Using a 1:1 Twisted Pair BalunThe drawback of this configuration is that there is a dissymmetry at low frequencies (thethreshold depends on the manufacturer’s specifications): what is transmitted in BF on the primary branch is not on the secondary since the latter is grounded. A simple way to recover a symmetry at low frequency is to add a third whorl in parallel to the primary and connected to ground (see Figure 5 on page 6).The other drawback is that only half the power is transmitted from the source to the receiver.However, the advantage of this configuration is that the primary and secondary are well-isolated from one another.When using this kind of transformer, special care has to be taken with regard to the specifications of the twisted pair, in particular for which impedance environment the transformer was built.Notes:1.The AC coupling capacitors may be removed if the common mode is ground.2.The AC coupling capacitors have to be placed as close as possible to the load (inputbuffer).3.The two 50Ω external resistors have to be placed as close as possible to the load(input buffer).4.25Ω lines have to be used at the output of the balun.6Conversion Techniques in HF Applications5359A–BDC–01/04Technique 5Figure 5. Single-to-differential Conversion Using a 1:1 Twisted Pair BalunLike the previous configuration, the LF which is not transmitted by the secondary is not by the primary either.Notes:1.The AC coupling capacitors may be removed if the common mode is ground.2.The AC coupling capacitors have to be placed as close as possible to the load (inputbuffer).3.The two 50Ω external resistors have to be placed as close as possible to the load(input buffer).4.25Ω lines have to be used at the output of the balun.Single-to-differential Conversion Applied to Atmel Broadband Data Conversion DevicesNotes:1.All lines are 50Ω lines unless specified otherwise.2.The external capacitors and resistors have to be placed as close as possible to theload.7Conversion Techniques in HF Applications5359A–BDC–01/04Figure 6. 2 x 50Ω to Ground Internal Receiver Termination (Ground Common Mode)8Conversion Techniques in HF Applications5359A–BDC–01/04Figure 7. 2 x 50Ω to Ground External Receiver Termination (Ground Common Mode)9Conversion Techniques in HF Applications5359A–BDC–01/04Figure 8. 2 x 50Ω to Ground via a Capacitor Receiver Termination10Conversion Techniques in HF Applications5359A–BDC–01/04Figure 9. 2 x 50Ω to Ground with Biased Common Mode Receiver Termination11Conversion Techniques in HF Applications5359A–BDC–01/04Figure 10. External 2 x 50Ω to Ground with Internally Biased Common Mode Receiver Termination12Conversion Techniques in HF Applications5359A–BDC–01/04Figure 11. Internal 2 x 50Ω to Ground with Internal Bias Receiver Termination13Conversion Techniques in HF Applications5359A–BDC–01/04Single-to-differential Transformers - ReferencesThis section gives some examples of transformers available on the market. They are provided for information only and are not exhaustive.Wideband Transformer 4 to 2000 MHz GLSW4M202 from Sprague-GoodmanFigure 12. GLSW4M202 Pin ConfigurationFigure 13. GLSW4M202 Typical Insertion LossTable 1. GLSW4M202 Guaranteed Specification (from -40°C to 125°C)Impedance (Ω)Turns Ratio3 dB BandLimits (MHz)Loss at 20 MHz (dB) Max Model Number 50:50114-20000.5GLSW4M20214Conversion Techniques in HF Applications5359A–BDC–01/04Wideband Transformer 4.5 to 1000 MHzGLSB4R5M102 from Sprague-GoodmanFigure 14. GLSB4R5M102 Pin ConfigurationFigure 15. GLSB4R5M Typical Insertion LossTable 2. GLSB4R5M102 Guaranteed Specification (from -40°C to 125°C)Turns Ratio 3 dB Band Limits (MHz)Loss at 20 MHz (dB) Max Model Number1:1:14.5-10000.7GLSB4R5M10215Conversion Techniques in HF Applications5359A–BDC–01/04RF Wideband Transformer0.5 to 1500 MHz CX2039 from PulseFigure 16. CX2039 Pin ConfigurationFigure 17. CX2039 Typical Insertion LossRF Pulse Transformer 500 kHZ/1.5 GHz TP-101 from MacomThe RF pulse transformer features 50Ω of either unbalanced or balanced impedance along with a fast rise time of 0.18 ns.Additionally, it features a low insertion loss of 0.4 dB (typical) and the TP-101 pin model is available in a flatpack package.Tables 4 and 5 provide the guaranteed specifications and operating characteristics.Table 3. GLSW4M202 Guaranteed Specification (from -40°C to 85°C)Impedance (Ω)Turns Ratio 2 dB BandLimits (MHz)Primary Pins Model Number 50:5011Up to 15004-6GCX2039Table 4. TP101 Guaranteed Specification (from -55°C to 85°C)FeatureValueFrequency range (1 dB bandwidth)500 kHZ/1.5 GHz Input impedance 50Ω unbalanced Output impedance50Ω balanced16Conversion Techniques in HF Applications5359A–BDC–01/04Figure 18. RF Pulse Transformer TP-101 Pin ConfigurationNote:Pins 1, 3 and 5 are grounded to case.Insertion loss 10/50 MHz 0.5 dB maximum VSWR 1 MHz/1 GHz 1.4:1 maximum VSWR 750 kHZ/1.5 GHz1.8:1 maximumTable 5. TP101 Operating CharacteristicsFeatureValueInput power750 kHz/1 MHz1.0 watt maximum 1 MHz/5 MHz 1.5 watts maximum 5 MHz/1.5GHz3.0 watts maximum Rise time (10-90%)0.18 ns typical Droop (10%)300 ns typicalEnvironmentalMIL-STD-202 screening availableTable 4. TP101 Guaranteed Specification (from -55°C to 85°C) (Continued)FeatureValue17Conversion Techniques in HF Applications5359A–BDC–01/04Hybrid Junction2 MHz to 2 GHzH-9 from MacomTable 6. H-9 Guaranteed Specification (from -55°C to 85°C)Figure 19.Hybrid Junction H-9 Functional DiagramDisclaimer: Atmel Corporation makes no warranty for the use of its products, other than those expressly contained in the Company’s standard warranty which is detailed in Atmel’s Terms and Conditions located on the Company’s web site. The Company assumes no responsibility for any errors which may appear in this document, reserves the right to change devices or specifications detailed herein at any time without notice, and does not make any commitment to update the information contained herein. No licenses to patents or other intellectual property of Atmel are granted by the Company in connection with the sale of Atmel products, expressly or by implication. Atmel’s products are not authorized for use as critical components in life support devices or systems.Atmel CorporationAtmel Operations2325 Orchard Parkway San Jose, CA 95131, USA Tel: 1(408) 441-0311Fax: 1(408) 487-2600Regional HeadquartersEuropeAtmel SarlRoute des Arsenaux 41Case Postale 80CH-1705 Fribourg SwitzerlandTel: (41) 26-426-5555Fax: (41) 26-426-5500AsiaRoom 1219Chinachem Golden Plaza 77 Mody Road Tsimshatsui East Kowloon Hong KongTel: (852) 2721-9778Fax: (852) 2722-1369Japan9F, Tonetsu Shinkawa Bldg.1-24-8 ShinkawaChuo-ku, Tokyo 104-0033JapanTel: (81) 3-3523-3551Fax: (81) 3-3523-7581Memory2325 Orchard Parkway San Jose, CA 95131, USA Tel: 1(408) 441-0311Fax: 1(408) 436-4314Microcontrollers2325 Orchard Parkway San Jose, CA 95131, USA Tel: 1(408) 441-0311Fax: 1(408) 436-4314La Chantrerie BP 7060244306 Nantes Cedex 3, France Tel: (33) 2-40-18-18-18Fax: (33) 2-40-18-19-60ASIC/ASSP/Smart CardsZone Industrielle13106 Rousset Cedex, France Tel: (33) 4-42-53-60-00Fax: (33) 4-42-53-60-011150 East Cheyenne Mtn. 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