デジタル回路の差動伝送 - フルバランスアンプ (X_Under bar)

        
2015/06/19

デジタル回路の差動伝送

信号が高速化され、不平衡伝送(信号ラインとグランド間での伝送)では十分な性能が出ないため、色々なところで差動(平衡)伝送が使われています。
 
コンピュータ等のデジタル回路は、0と1の2値の値でノイズ耐性は高いのですが、コンピュータの高速化に伴いノイズ耐性が問題になってきています。そのためノイズ耐性を上げる方法として差動(平衡)伝送を採用しています。不平衡(シングルエンド)伝送に比べ信号の誤り率が低減されることから、高速な伝送速度を求められる用途に使われています。
 
・コンピュータ等の規格で使われている差動(平衡)伝送は、こんなに沢山あります。
USB、IEEE 1394、FireWire、i.LINK、PCI Express、DVI、HDMI、AppleTalk LocalTalk、SATA、HyperTransport、LVDS(Low voltage differential signaling)、TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)、他にもあります。

リターン電流てなに
電気回路は、電流が流れて初めて動作します。下の図は、電球に電池を繋げて電球を光らせた回路です。
 

 
この場合、電球から戻ってくる電流が、リターン電流です。
これをデジタル回路のデジタル信号で考えた場合も同じで、信号電流が流れると次段に信号を伝送できます。
次段からは、GND(アース)ラインを伝わって元の回路に戻ります。この戻ってきた電流がリターン電流です。
 
下の図の左側が、不平衡(シングルエンド)伝送、 そして右側が平衡(差動)伝送でのリターン電流の流れをあらわしています。
 


不平衡(シングルエンド)伝送の場合、リターン電流が一緒に混ざって戻りますが、差動(平衡)伝送の場合はリターン電流が独立して戻るため他の回路の影響を受け難く成ります。
 
高周波回路(高速なデジタル回路も含みます)も、色々な制約からGNDインピーダンスを低く保つことが難しく、GNDを基準電位として信号を転送するには十分な性能が出ません。そのため信号の受け渡しを差動(平衡)伝送にすることで、問題を解決しています。
 
現在のオーディオ機器は、アナログ回路とデジタル回路が共存していますので、ノイズを受け難い、ノイズを出し難い差動伝送、平衡接続のメリットは大きいと思います。
 

コメント

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ロバートプラントさん、Chaosさん、A2さん
ナイス!ありがとうございます。
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