विभेदक संकेतन

विभेदक संकेतन दो पूरक संकेतों (विद्युत इंजीनियरिंग) का उपयोग करके विद्युत रूप से सूचना प्रसारित करने की एक विधि है। विधि एक ही विद्युत संकेत को अपने स्वयं के विद्युत चालक में संकेतों की एक अंतर जोड़ी के रूप में भेजती है। चालकों की जोड़ी मुड़-जोड़ी या रिबन केबल या मुद्रित परिपथ बोर्ड के निशान पर तार हो सकती है।

विद्युत रूप से, दो चालक वोल्टेज संकेतों ले जाते हैं जो पूर्ण मान में बराबर होते हैं, किन्तु विपरीत विद्युत ध्रुवता के होते हैं। प्राप्त करने वाला परिपथ दो संकेतों के बीच के अंतर पर प्रतिक्रिया करता है, जिसके परिणामस्वरूप दो बार बड़े परिमाण के साथ संकेत मिलता है।

विभेदक संकेतन के समरूपता संकेतों को संतुलित के रूप में संदर्भित किया जा सकता है, किन्तु यह शब्द संतुलित परिपथ और संतुलित रेखाओं पर अधिक उपयुक्त रूप से प्रारूप होता है जो अंतर रिसीवर में खिलाए जाने पर सामान्य-मोड हस्तक्षेप को अस्वीकार करते हैं। विभेदक संकेतन रेखा को संतुलित नहीं करता है, न ही संतुलित परिपथ में ध्वनि (इलेक्ट्रॉनिक्स) अस्वीकृति के लिए विभेदक संकेतन की आवश्यकता होती है।

विभेदक संकेतन को एकल-और संकेतन के विपरीत होना चाहिए जो संकेतों के साथ केवल चालक को चलाता है, जबकि दूसरा निश्चित संदर्भ वोल्टेज से जुड़ा होता है।

लाभ
लोकप्रिय धारणा के विपरीत, अंतर संकेतन ध्वनि निरस्तीकरण को प्रभावित नहीं करता है। अंतर रिसीवर के साथ संतुलित रेखाें ध्वनि को अस्वीकार कर देंगी चाहे संकेतों अलग हो या एकल-एंडेड, किन्तु चूंकि संतुलित रेखा ध्वनि अस्वीकार के लिए वैसे भी विभेदक रिसीवर की आवश्यकता होती है, विभेदक संकेतन का उपयोग अधिकांश संतुलित रेखाों पर किया जाता है। विभेदक संकेतन के कुछ लाभों में सम्मिलित हैं:
 * विभेदक जोड़ी (समान नाममात्र स्तर के एकल-एंडेड संकेतों की तुलना में) के बीच दोगुना संकेतों वोल्टेज, 6 dB अतिरिक्त हेडरूम (ऑडियो संकेतों प्रोसेसिंग) देता है।
 * दो एम्पों के बीच सामान्य-मोड ध्वनि (जैसे अपूर्ण विद्युत आपूर्ति अस्वीकृति अनुपात से) अंतर रिसीवर द्वारा आसानी से अस्वीकार कर दिया जाता है।
 * इस बढ़ी हुई ध्वनि प्रतिरोधक क्षमता और 6 dB अतिरिक्त हेडरूम के कारण लंबे समय तक केबल चलाना संभव है।
 * उच्च आवृत्तियों पर, आउटपुट एम्पलीफायर का आउटपुट प्रतिबाधा बदल सकता है, जिसके परिणामस्वरूप छोटा सा असंतुलन हो सकता है। जब दो समान एम्पलीफायरों द्वारा विभेदक मोड में संचालित किया जाता है, तो यह प्रतिबाधा परिवर्तन दोनों रेखाों के लिए समान होगा, और इस प्रकार निरस्त हो जाएगा।

विभेदक संकेतन एनालॉग संकेतन, संतुलित ऑडियो और डिजिटल संकेतन दोनों के लिए काम करता है, जैसे आरएस-422, आरएस-485, मुड़ जोड़ी पर ईथरनेट, पीसीआई एक्सप्रेस, डिस्प्लेपोर्ट, एचडीएमआई और यूएसबी ।

लो-वोल्टेज इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ उपयोग के लिए उपयुक्तता
इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग, विशेष रूप से पोर्टेबल और मोबाइल उपकरणों में, विद्युत बचाने के लिए आपूर्ति वोल्टेज को कम करने के लिए लगातार प्रयास करता है। कम आपूर्ति वोल्टेज, हालांकि, ध्वनि प्रतिरोधक क्षमता को कम कर देता है। विभेदक संकेतन इन समस्याओं को कम करने में सहायता करता है, क्योंकि किसी दिए गए आपूर्ति वोल्टेज के लिए, यह एकल-एंडेड प्रणाली की दोगुनी ध्वनि प्रतिरक्षा प्रदान करता है।

यह देखने के लिए कि क्यों, आपूर्ति वोल्टेज $$V_S$$ के साथ एकल-समाप्त डिजिटल प्रणाली पर विचार करें। उच्च तर्क स्तर $$V_S\,$$ है और निम्न तर्क स्तर 0 V है। इसलिए दो स्तरों के बीच का अंतर $$V_S - 0\,\mathrm{V} = V_S$$ है। अब ही आपूर्ति वोल्टेज के साथ विभेदक प्रणाली पर विचार करें। उच्च अवस्था में वोल्टेज का अंतर, जहां $$V_S\,$$ तार होता है और दूसरा 0 V पर $$V_S - 0\,\mathrm{V} = V_S$$ है। निम्न अवस्था में वोल्टेज अंतर, जहां तारों पर वोल्टेज का आदान-प्रदान होता है, $$0\,\mathrm{V} - V_S = -V_S$$ है। उच्च और निम्न तर्क स्तरों के बीच का अंतर $$V_S - (-V_S) = 2V_S\,$$इसलिए है। यह एकल-एंडेड प्रणाली के अंतर का दोगुना है। यदि तार पर वोल्टेज ध्वनि दूसरे पर ध्वनि से असंबद्ध है, तो एकल-समाप्त प्रणाली के साथ विभेदक प्रणाली के साथ त्रुटि उत्पन्न करने में दोगुना ध्वनि होता है। दूसरे शब्दों में, अंतर संकेतन ध्वनि प्रतिरक्षा को दोगुना कर देता है।

एकल-एंडेड संकेतन के साथ तुलना
एकल-एंडेड संकेतन में, ट्रांसमीटर एक एकल वोल्टेज उत्पन्न करता है जिसे रिसीवर दोनों सिरों द्वारा साझा किए गए एक सामान्य ग्राउंड कनेक्शन के सापेक्ष एक निश्चित संदर्भ वोल्टेज के साथ तुलना करता है। कई उदाहरणों में सिंगल-एंडेड डिज़ाइन संभव नहीं हैं। एक और कठिनाई विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप है जो एकल-समाप्त सिग्नलिंग प्रणाली द्वारा उत्पन्न की जा सकती है जो उच्च गति से संचालित करने का प्रयास करती है।

संतुलित इंटरफेस से संबंध
दो उपकरणों के बीच अलग-अलग संकेतों को प्रेषित करते समय संतुलित इंटरफ़ेस के माध्यम से ऐसा करना आम बात है। इंटरफ़ेस सबप्रणाली है जिसमें तीन भाग होते हैं: ड्राइवर, रेखा और रिसीवर। ये तीन घटक संकेतों के माध्यम से यात्रा करने के लिए पूर्ण परिपथ को पूरा करते हैं और इस परिपथ की बाधाएं यह निर्धारित करती हैं कि संपूर्ण रूप से इंटरफ़ेस संतुलित है या नहीं: संतुलित परिपथ दो-चालक परिपथ होता है जिसमें दोनों चालक और उनसे जुड़े सभी परिपथ ग्राउंड और अन्य सभी चालकों के लिए समान प्रतिबाधा रखते हैं। संतुलित इंटरफेस को ध्वनि के खिलाफ सुरक्षा योजना के रूप में विकसित किया गया था। सिद्धांत रूप में, यह किसी भी हस्तक्षेप को तब तक अस्वीकार कर सकता है जब तक कि यह सामान्य-मोड (वोल्टेज जो समान परिमाण और दोनों चालकों में समान ध्रुवता के साथ दिखाई देते हैं) हैं।

इस बात को लेकर बहुत भ्रम है कि संतुलित इंटरफ़ेस क्या होता है और यह विभेदक संकेतन से कैसे संबंधित है। वास्तव में, वे दो पूरी तरह से स्वतंत्र अवधारणाएं हैं: संतुलित इंटरफेसिंग चिंता ध्वनि और हस्तक्षेप अस्वीकृति है, जबकि विभेदक संकेतन केवल हेडरूम से संबंधित है। परिपथ का प्रतिबाधा संतुलन उन संकेतों को निर्धारित नहीं करता है जो इसे ले जा सकते हैं और इसके विपरीत निर्धारित नहीं करता है।

अंतर जोड़े का उपयोग
विधि इलेक्ट्रॉनिक क्रॉसस्टॉक और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को कम करती है, दोनों ध्वनि (इलेक्ट्रॉनिक्स) उत्सर्जन और ध्वनि स्वीकृति, और निरंतर या ज्ञात विशेषता प्रतिबाधा प्राप्त कर सकती है, जिससे प्रतिबाधा मिलान विधि उच्च गति संकेतों संचरण रेखा या उच्च गुणवत्ता वाली संतुलित रेखा और संतुलित में महत्वपूर्ण होती है। परिपथ ऑडियो संकेतों पथ।

विभेदक जोड़े में सम्मिलित हैं:


 * ट्विस्टेड-जोड़ी केबल, केबल सुरक्षित कर दी और अनिशेल्ड
 * प्रिंटेड परिपथ बोर्ड पर माइक्रोस्ट्रिप और स्ट्रिपरेखा विभेदक जोड़ी रूटिंग विधि

विभेदक जोड़ी में सामान्यतः विभेदक या सेमी-विभेदक संकेतों होते हैं, जैसे हाई-स्पीड डिजिटल सीरियल इंटरफेस जिसमें एलवीडीएस विभेदक उत्सर्जक युग्मित तर्क, सकारात्मक संदर्भित उत्सर्जक युग्मित तर्क , कम वोल्टेज सकारात्मक उत्सर्जक युग्मित तर्क , हाइपर ट्रांसपोर्ट , इथरनेट ओवर ट्विस्टेड जोड़ी, सीरियल डिजिटल इंटरफ़ेस सम्मिलित हैं। आरएस-422, आरएस-485, यूएसबी, सीरियल एटीए, टीएमडीएस, फायरवायर, और एचडीएमआई, आदि, या अन्य उच्च गुणवत्ता और/या उच्च आवृत्ति एनालॉग संकेतों (जैसे वीडियो संकेत , संतुलित ऑडियो संकेतों, आदि) सम्मिलित हैं।

डेटा दर उदाहरण
विभेदक जोड़ी के साथ प्रारूप किए गए कुछ इंटरफेस की डेटा दरों में निम्नलिखित सम्मिलित हैं:


 * सीरियल एटीए - 1.5 जीबीटी/एस
 * हाइपरट्रांसपोर्ट - 1.6 Gbit/s
 * इन्फिनिबैंड - 2.5 जीबीटी/एस
 * पीसीआई एक्सप्रेस - 2.5 जीबीटी/एस
 * सीरियल एटीए#2.0|सीरियल एटीए संशोधन 2.0 - 2.4 जीबीटी/एस
 * एक्सएयूआई - 3.125 जीबीटी/एस
 * सीरियल एटीए#3.0|सीरियल एटीए संशोधन 3.0 - 6 जीबीटी/एस
 * पीसीआई एक्सप्रेस 2.0 - 5.0 Gbit/s प्रति लेन
 * 10 गीगाबिट ईथरनेट - 10 Gbit/s (प्रत्येक 2.5 Gbit/s पर चलने वाले चार विभेदक जोड़े)
 * डीडीआर एसडीआरएएम - 3.2 जीबीटी/एस (विभेदक स्ट्रोब लैच एकल-एंडेड डेटा)

ट्रांसमिशन रेखाें
ट्रांसमिशन रेखा का प्रकार जो दो उपकरणों (चिप्स, मॉड्यूल) को जोड़ता है, अधिकांश संकेतन के प्रकार को निर्धारित करता है। एकल-और संकेतन सामान्यतः समाक्षीय तारों के साथ प्रयोग किया जाता है, जिसमें चालक पर्यावरण से दूसरे को पूरी तरह से स्क्रीन करता है। सभी स्क्रीन (या ढाल) को सामान्य जमीन बनाने के लिए सामग्री के टुकड़े में जोड़ा जाता है। चूँकि, विभेदक संकेतन का उपयोग सामान्यतः चालकों की संतुलित जोड़ी के साथ किया जाता है। लघु केबलों और कम आवृत्तियों के लिए, दो विधियाँ समतुल्य हैं, इसलिए सामान्य जमीन वाले सस्ते एकल-और परिपथ का उपयोग सस्ते केबलों के साथ किया जा सकता है। जैसे ही संकेतन की गति तेज हो जाती है, तार ट्रांसमिशन रेखाों के रूप में व्यवहार करना प्रारंभ कर देते हैं।

कंप्यूटर में प्रयोग
विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को कम करने के लिए अधिकांश कंप्यूटर में विभेदक संकेतन का उपयोग किया जाता है, क्योंकि ज्यामितीय बाधाओं और इस तथ्य के कारण कि डीसी में स्क्रीनिंग काम नहीं करती है, कंप्यूटर में माइक्रोस्ट्रिप्स और माइक्रोप्रोसेसरों के साथ पूर्ण स्क्रीनिंग संभव नहीं है। यदि डीसी विद्युत आपूर्ति रेखा और कम वोल्टेज संकेतों रेखा ही जमीन साझा करते हैं, तो जमीन के माध्यम से लौटने वाली विद्युत की धारा इसमें महत्वपूर्ण वोल्टेज उत्पन्न कर सकती है। कम प्रतिरोध वाली जमीन इस समस्या को कुछ हद तक कम कर देती है। माइक्रोस्ट्रिप रेखाों की संतुलित जोड़ी सुविधाजनक समाधान है क्योंकि इसमें स्ट्रिपरेखा की तरह अतिरिक्त पीसीबी परत की आवश्यकता नहीं होती है। क्योंकि प्रत्येक पंक्ति ग्राउंड समतल में मिलान छवि करंट का कारण बनती है, जो वैसे भी विद्युत की आपूर्ति के लिए आवश्यक है, जोड़ी चार रेखाों की तरह दिखती है और इसलिए साधारण पृथक जोड़ी की तुलना में कम क्रॉसस्टॉक दूरी होती है। वास्तव में, यह मुड़ी हुई जोड़ी के साथ-साथ व्यवहार करता है। कम क्रॉसस्टॉक महत्वपूर्ण है जब कई रेखाें छोटी सी जगह में पैक की जाती हैं, जैसा कि विशिष्ट पीसीबी पर होता है।

हाई-वोल्टेज विभेदक संकेतन
हाई-वोल्टेज विभेदक (एचवीडी) संकेतन हाई-वोल्टेज संकेतों का उपयोग करता है। कंप्यूटर इलेक्ट्रॉनिक्स में, "उच्च वोल्टेज" का सामान्य अर्थ 5 वोल्ट या अधिक होता है।

एससीएसआई-1 भिन्नताओं में उच्च वोल्टेज अंतर (एचवीडी) कार्यान्वयन सम्मिलित था जिसकी अधिकतम केबल लंबाई एकल-समाप्त संस्करण की तुलना में कई गुना अधिक थी। एससीएसआई उपकरण, उदाहरण के लिए, एचवीडी का उपयोग करते हुए 25 मीटर की अधिकतम कुल केबल लंबाई की अनुमति देता है, जबकि एकल-एंडेड एससीएसआई बस की गति के आधार पर 1.5 से 6 मीटर की अधिकतम केबल लंबाई की अनुमति देता है। एससीएसआई के एलवीडी संस्करण 25 मीटर से कम केबल लंबाई की अनुमति देते हैं, न कि कम वोल्टेज के कारण, किन्तु इसलिए कि ये एससीएसआई मानक पुराने एचवीडी एससीएसआई की तुलना में बहुत अधिक गति की अनुमति देते हैं।

सामान्य शब्द हाई-वोल्टेज विभेदक संकेतन विभिन्न प्रणालियों का वर्णन करता है। दूसरी ओर लो-वोल्टेज विभेदक संकेतन (एलवीडीएस), विशिष्ट प्रणाली है जिसे टीआईए/ईआईए मानक द्वारा परिभाषित किया गया है।

ध्रुवीयता स्विचिंग
विभेदक संकेतों से निपटने वाले कुछ एकीकृत परिपथ दो विभेदक संकेतों की ध्रुवीयता को स्वैप करने के लिए हार्डवेयर विकल्प (फर्मवेयर नियंत्रण के अनुसार, या यहां तक ​​कि स्वचालित रूप से स्ट्रैपिंग विकल्प के माध्यम से) प्रदान करते हैं, जिसे विभेदक जोड़ी स्वैपिंग, पोलरिटी रिवर्सन डिफरेंशियल जोड़ी इनवर्जन, पोलरिटी इनवर्जन या लेन इनवर्जन कहा जाता है। इसका उपयोग हार्डवेयर विकास में मुद्रित सर्किट बोर्डों पर निशान के हाई-स्पीड डिफरेंशियल जोड़े के रूटिंग को सरल बनाने या सुधारने के लिए किया जा सकता है, जिससे स्वैप किए गए तारों के माध्यम से सामान्य केबलिंग त्रुटियों से निपटने में सहायता मिल सके, या फ़र्मवेयर नियंत्रण के अनुसार सामान्य डिज़ाइन त्रुटियों को आसानी से ठीक किया जा सके।    कई ईथरनेट पीएचवाई ट्रांसीवर ऑटो पोलरिटी डिटेक्शन और सुधार (समान ऑटो क्रॉसओवर (ईथरनेट) फीचर के साथ भ्रमित न हों) के रूप में इसका समर्थन करते हैं। PCIe और यूएसबी सुपरस्पीड भी लेन पोलरिटी इनवर्जन को सपोर्ट करते हैं।

ध्रुवीयता त्रुटियों से निपटने का एक अन्य विधि ध्रुवीयता-असंवेदनशील रेखा कोडों का उपयोग करना है।

यह भी देखें

 * बैकविद्युत
 * वर्तमान लूप संकेतन
 * वर्तमान मोड तर्क (सीएमएल)
 * डीडीआर एसडीआरएएम
 * विभेदक एम्पलीफायर
 * विभेदक टीटीएल
 * डिस्प्लेपोर्ट
 * हमबकर
 * अनुदैर्ध्य वोल्टेज
 * संकेतों की समग्रता
 * एकल-और संकेतन
 * ट्रांजिशन मिनिमाइज्ड विभेदक संकेतन (टीएमडीएस)

संदर्भ
差動信号