Sabemos que para mejorar la capacidad antiinterferente de los sistemas de comunicación, las interfaces RS485, CAN bus, USB y Ethernet utilizan la transmisión diferencial de señales. Esta técnica difiere del enfoque tradicional de una sola línea de señal. Transmite señales a través de dos líneas con amplitudes iguales, pero fases opuestas. Las señales transmitidas por estas dos líneas se denominan señales diferenciales. Una señal diferencial utiliza un valor numérico para representar la diferencia entre dos magnitudes físicas. Las señales diferenciales también se denominan señales de modo diferencial, a diferencia de las señales de modo común. La Figura 1 muestra las formas de onda de transmisión de las señales diferenciales V+ y V- en las líneas de señal y las formas de onda de análisis de datos en el extremo receptor.
Figura 1. Forma de onda de señal diferencial
Cuando utilizamos señalización diferencial para la transmisión, aunque aumenta la complejidad de cualquier circuito de interfaz relacionado, ofrece las siguientes tres ventajas:
1. Al controlar la tensión de referencia, las señales pequeñas se pueden identificar fácilmente. En un sistema de señal unipolar que utiliza la tierra como referencia, la precisión de la señal medida depende de la consistencia de la tierra dentro del sistema. Cuanto más lejos estén la fuente y el receptor de la señal, mayor será la posibilidad de diferencias en sus valores locales de tensión de tierra. El valor de la señal recuperado de una señal diferencial es en gran medida independiente del valor preciso de la tierra.
2. Es altamente inmune a la interferencia electromagnética externa (EMI). Una fuente de interferencia afecta a cada extremo del par de señales diferenciales prácticamente por igual. Dado que la diferencia de voltaje determina el valor de la señal, cualquier interferencia idéntica que aparezca en ambos conductores será ignorada. Además de ser menos sensibles a las interferencias, las señales diferenciales generan menos EMI que las señales unipolares.
3. En un sistema de alimentación única, se pueden gestionar señales bipolares con facilidad y precisión. Para gestionar señales bipolares en un sistema de alimentación única y unipolar, debemos establecer una tierra virtual con un voltaje arbitrario entre la tierra y el riel de alimentación (normalmente el punto medio). Los voltajes por encima de la tierra virtual representan señales positivas, y los voltajes por debajo de ella representan señales negativas. Por lo tanto, la tierra virtual debe estar correctamente distribuida por todo el sistema. Con la señalización diferencial, dicha tierra virtual no es necesaria, lo que permite procesar y transmitir señales bipolares con alta fidelidad sin depender de la estabilidad de la tierra virtual.
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