什么是“差分“？
1. 什么是"差分"？
想象两个人在玩跷跷板：
- 当两人同时向上跳（同向移动）→ 跷跷板不动 → 这叫"共模"
- 当一人向上，另一人向下（反向移动）→ 跷跷板倾斜 → 这叫"差分"
差分信号的本质：用两根线传输一对大小相等、极性相反的信号
✅ 核心目的：只提取"变化的部分"，忽略"相同的干扰"
2. 差分电压是什么？
- 定义：两根信号线之间的电压差（
V_diff = V+ - V-） - 经典场景：
TEXT
假设：V+ = 3.3V, V- = 2.8V 则差分电压 V_diff = 3.3 - 2.8 = 0.5V - 关键特性：
- 共模噪声（如电源干扰）会被自动抵消
- 抗干扰能力极强（适合微弱信号传输）
3. 与差分密切相关的器件
仪表放大器 (Instrumentation Amplifier)
- 作用：专为放大差分电压设计
- 内部结构：
TEXT
输入缓冲 → 差分放大 → 输出滤波 - 典型型号：INA128, AD620（你学习的电阻转电压必用！）
实战例子（惠斯通电桥应变片）
假设用电阻应变片测压力：
- 无压力时：R1=R2=R3=R4 → V+ = V- → V_diff=0V
- 受压时：R1变大 → V+下降，V-不变 → V_diff = (V-) - (V+) > 0
此时仪表放大器将这个小电压差放大100倍输出！
4. 差分家族其他成员
| 概念 | 说明 | 现实例子 |
|---|---|---|
| 差分电流 | 两条线电流大小相等方向相反 | 以太网传输（抗电磁干扰） |
| 差分电阻 | 无此术语！电阻是单端量 | / |
| 差分对 | PCB上两条平行走线 | USB数据线（D+和D-线） |
5. 为什么差分如此重要？
- 抗噪神技：
假设传感器信号线混入0.1V噪声：TEXT
单端信号： 0.5V → 变成 0.6V (误差20%!) 差分信号： (0.5V) - (-0.5V) = 1V → 噪声同时加到V+和V- → 结果还是1V！ - 抑制温漂：电阻随温度变化时，差分测量自动补偿
- 适合长距离传输：工业现场传感器到PLC的连线
终极生活化类比
场景：在嘈杂的菜市场听朋友说话
- 单端模式：只用一只耳朵听 → 容易被市场噪音干扰
- 差分模式：用两只耳朵听 →
- 左耳听到：朋友声音 + 环境噪音
- 右耳听到：反向朋友声音 + 环境噪音
→ 大脑（仪表放大器）自动抵消噪音，清晰提取语音！
✅ 记住公式：
有用信号 = (左耳信号) - (右耳信号)
这就是差分电压的本质！
建议用示波器实测差分信号（比如USB数据线），你会看到两条镜像对称的波形，它们的差值才是真实数据。动手一次胜过读十遍理论！