1. 什么是"差分"？
想象兩個人在玩蹺蹺板：
- 當兩人同時向上跳（同向移動）→ 蹺蹺板不動 →?這叫"共模"
- 當一人向上，另一人向下（反向移動）→ 蹺蹺板傾斜 →?這叫"差分"
差分信號的本質：用兩根線傳輸一對大小相等、極性相反的信號
??核心目的：只提取"變化的部分"，忽略"相同的干擾"
2. 差分電壓是什么？
- 定義：兩根信號線之間的電壓差（
V_diff = V+ - V-） - 經典場景：
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假設：V+ = 3.3V, V- = 2.8V 則差分電壓 V_diff = 3.3 - 2.8 = 0.5V - 關鍵特性：
- 共模噪聲（如電源干擾）會被自動抵消
- 抗干擾能力極強（適合微弱信號傳輸）
3. 與差分密切相關的器件
儀表放大器 (Instrumentation Amplifier)
- 作用：專為放大差分電壓設計
- 內部結構：
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輸入緩沖 → 差分放大 → 輸出濾波 - 典型型號：INA128, AD620（你學習的電阻轉電壓必用！）
實戰例子（惠斯通電橋應變片）
假設用電阻應變片測壓力：
- 無壓力時：R1=R2=R3=R4 →?V+ = V-?→ V_diff=0V
- 受壓時：R1變大 →?V+下降，V-不變 → V_diff = (V-) - (V+) > 0
此時儀表放大器將這個小電壓差放大100倍輸出！
4. 差分家族其他成員
| 概念 | 說明 | 現實例子 |
|---|---|---|
| 差分電流 | 兩條線電流大小相等方向相反 | 以太網傳輸（抗電磁干擾） |
| 差分電阻 | 無此術語！電阻是單端量 | / |
| 差分對 | PCB上兩條平行走線 | USB數據線（D+和D-線） |
5. 為什么差分如此重要？
- 抗噪神技：
假設傳感器信號線混入0.1V噪聲：TEXT
單端信號： 0.5V → 變成 0.6V (誤差20%!) 差分信號： (0.5V) - (-0.5V) = 1V → 噪聲同時加到V+和V- → 結果還是1V！ - 抑制溫漂：電阻隨溫度變化時，差分測量自動補償
- 適合長距離傳輸：工業現場傳感器到PLC的連線
終極生活化類比
場景：在嘈雜的菜市場聽朋友說話
- 單端模式：只用一只耳朵聽 → 容易被市場噪音干擾
- 差分模式：用兩只耳朵聽 →
- 左耳聽到：朋友聲音 + 環境噪音
- 右耳聽到：反向朋友聲音 + 環境噪音
→ 大腦（儀表放大器）自動抵消噪音，清晰提取語音！
??記住公式：
有用信號 = (左耳信號) - (右耳信號)
這就是差分電壓的本質！
建議用示波器實測差分信號（比如USB數據線），你會看到兩條鏡像對稱的波形，它們的差值才是真實數據。動手一次勝過讀十遍理論！
