1、差分訊號（differential signal）在高速電路設計中的應用越來越廣泛，電路中最關鍵的訊號往往都要採用差分結構設計
差分傳輸是一種訊號傳輸的技術，區別於傳統的一根訊號線一根地線的做法，差分傳輸在這兩根線上都傳輸訊號，這兩個訊號的振幅相等，相位相反。在這兩根線上的傳輸的訊號就是差分訊號。訊號接收端比較這兩個電壓的差值來判斷傳送端傳送的是邏輯0還是邏輯1。
在電路板上，差分走線必須是等長、等寬、緊密靠近、且在同一層面的兩根線。
差分訊號是用乙個數值來表示兩個物理量之間的差異。差分訊號又稱差模訊號，是相對共模訊號而言的。
2、從嚴格意義上來講，所有電壓訊號都是差分的，因為乙個電壓只能是相對於另乙個電壓而言的。在某些系統裡，系統'地'被用作電壓基準點。把'地'當作電壓測量基準時，這種訊號規劃被稱之為單端的。
我們使用該術語是因為訊號是用單個導體上的電壓來表示的。另一方面，乙個差分訊號作用在兩個導體上。訊號值是兩個導體間的電壓差。
儘管不是非常必要，這兩個電壓的平均值還是會經常保持一致。我們用乙個方法對差分訊號做一下比喻，差分訊號就好比是蹺蹺板上的兩個人，當乙個人被蹺上去的時候，另乙個人被蹺下來了 - 但是他們的平均位置是不變的。繼續蹺蹺板的類推，正值可以表示左邊的人比右邊的人高，而負值表示右邊的人比左邊的人高。
0 表示兩個人都是同一水平。 圖1用蹺蹺板表示的差分訊號應用到電學上，這兩個蹺蹺板用一對標識為v+和v-的導線來表示。
共模訊號是作用於差分訊號線上的一對大小相等極性也相同的訊號，共模訊號往往來自於外部干擾。差分訊號在接收端是靠差分放大器來檢測的。差分放大器只對兩路輸入訊號之間的差值起放大作用，而對兩路輸入訊號共同對地的電位不起作用。
可以想象，這兩個導體上被同時加入的乙個相等的電壓，也就是所謂共模訊號，對乙個差分放大系統來說是沒有作用的，也就是說，儘管乙個差分放大器的輸入有效訊號幅度只需要幾毫伏，但它卻可以對乙個高達幾伏特的共模訊號無動於衷。這個指標叫做差分放大器的共模抑制比（cmrr），一般的運算放大器可以達到90db以上，高精度運放甚至達到120db。因為干擾訊號一般是以共模訊號的形式存在，所以差分訊號的應用極大地提高了放大器系統的訊雜比。
3、（1）差分訊號和普通的單端訊號走線相比，最明顯的優勢體現在以下三個方面：
a.抗干擾能力強，因為兩根差分走線之間的耦合很好，當外界存在雜訊干擾時，幾乎是同時被耦合到兩條線上，而接收端關心的只是兩訊號的差值，所以外界的共模雜訊可以被完全抵消。
b.能有效抑制emi，同樣的道理，由於兩根訊號的極性相反，他們對外輻射的電磁場可以相互抵消，耦合的越緊密，洩放到外界的電磁能量越少。
b.能有效抑制emi，同樣的道理，由於兩根訊號的極性相反，他們對外輻射的電磁場可以相互抵消，耦合的越緊密，洩放到外界的電磁能量越少。
c.時序定位精確，由於差分訊號的開關變化是位於兩個訊號的交點，而不像普通單端訊號依靠高低兩個閾值電壓判斷，因而受工藝，溫度的影響小，能降低時序上的誤差，同時也更適合於低幅度訊號的電路。目前流行的lvds（low voltage differential signaling）就是指這種小振幅差分訊號技術。
（2）差分訊號的第乙個好處是，因為你在控制'基準'電壓，所以能夠很容易地識別小訊號。在乙個地做基準，單端訊號方案的系統裡，測量訊號的精確值依賴系統內'地'的一致性。訊號源和訊號接收器距離越遠，他們區域性地的電壓值之間有差異的可能性就越大。
從差分訊號恢復的訊號值在很大程度上與'地'的精確值無關，而在某一範圍內。
差分訊號的第二個主要好處是，它對外部電磁干擾（emi）是高度免疫的。乙個干擾源幾乎相同程度地影響差分訊號對的每一端。既然電壓差異決定訊號值，這樣將忽視在兩個導體上出現的任何同樣干擾。
除了對干擾不大靈敏外，差分訊號比單端訊號生成的 emi 還要少。
差分訊號提供的第三個好處是，在乙個單電源系統，能夠從容精確地處理'雙極'訊號。為了處理單端，單電源系統的雙極訊號，我們必須在地和電源幹線之間某任意電壓處（通常是中點）建立乙個虛地。用高於虛地的電壓來表示正極訊號，低於虛地的電壓來表示負極訊號。
接下來，必須把虛地正確地分布到整個系統裡。而對於差分訊號，不需要這樣乙個虛地，這就使我們處理和傳播雙極訊號有乙個高真度，而無須依賴虛地的穩定性。
差模訊號通過一對訊號線來傳輸。乙個訊號線上傳輸我們通常所理解的訊號；另乙個訊號線上則傳輸乙個等值而方向相反(至少在理論上是這樣)的訊號。差分和單端模式最初出現時差異不大，因為所有的訊號都存在迴路。
單端模式的訊號通常經由乙個零電壓的電路(或者稱為地)來返回。差分訊號中的每乙個訊號都要通過地電路來返回。由於每乙個訊號對實際上是等值而反向的，所以返回電路就簡單地互相抵消了，因此在零電壓或者是地電路上就不會出現差分訊號返回的成分。
共模方式是指訊號出現在乙個(差分)訊號線對的兩個訊號線上，或者是同時出現在單端訊號線和地上。對這個概念的理解並不直觀，因為很難想象如何產生這樣的訊號。這主要是因為通常我們並不生成共模訊號的緣故。
共模訊號絕大多數都是根據假想情況在電路中產生或者由鄰近的或外界的訊號源耦合進來的雜訊訊號。共模訊號幾乎總是「有害的」，許多設計規則就是專為預防共模訊號出現而設計的。
由於差分訊號並不參照它們自身以外的任何訊號，並且可以更加嚴格地控制訊號交叉點的時序，所以差分電路同常規的單端訊號電路相比通常可以工作在更高的速度。由於差分電路的工作取決於兩個訊號線(它們的訊號等值而反向)上訊號之間的差值，同周圍的雜訊相比，得到的訊號就是任何乙個單端訊號的兩倍大小。所以，在其它所有情況都一樣的條件下，差分訊號總是具有更高的訊雜比因而提供更高的效能。
差分電路對於差分對上的訊號電平之間的差異非常靈敏。但是相對於一些其它的參考(尤其是地)來說，它們對於差分線上的絕對電壓值卻不敏感。相對來說，差分電路對於類似地彈反射和其它可能存在於電源和地平面上的雜訊訊號等這樣的問題是不敏感的，而對共模訊號來說，它們則會完全一致地出現在每一條訊號線上。
差分訊號對emi和訊號之間的串擾耦合也具有一定的免疫能力。如果一對差分訊號線對的佈線非常緊湊，那麼任何外部耦合的雜訊都會相同程度地耦合到線對中的每一條訊號線上。所以耦合的雜訊就成為「共模」雜訊，而差分訊號電路對這種訊號具有非常完美的免疫能力。
如果線對是絞合在一起的(比如雙絞線)，那麼訊號線對耦合雜訊的免疫能力會更強。
抑止共模雜訊是ds（差分訊號）的共同特性，如rs485,rs422電平，採用差分平衡傳輸，由於其電平幅度大，更不容易受干擾，適合工業現場不太惡劣環境下通訊。
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