“赤熱”電視劇中提到的”我們要做差分的單端電路”是什麼東東？

 

    最近有一部在講半導體的電視劇”赤熱”有一段影片引起很多相關行業工程師的討論, “我們要做差分的單端電路”

    這個對某些朋友可能對於”差分Differential”與”單端Single-Ended”有點熟悉但這一段話放在一起又有點陌生。

<單端Single-ended input與差分Differential inputs>

單端與差分輸入是要放在一起講，我們講一般大家熟悉的mipi rffe, I2C, SPI, UART/RS232這種都是所謂的單端輸入，單端的概念是只需要兩條線訊號(Signal)與地線(GND)兩條線就夠了，但一般大家會忘了GND不是一條線，所以都會認為只有一條訊號線以UART來說就是TX and RX兩條獨立的”單端”傳輸。

<單端抗干擾能力 Single-ended noise immunity>

如果這時候有干擾訊號近來，接收端的訊號就會同時收到干擾訊號與主訊號，造成訊號失真或接析不了的情況，這個干擾可能是來自隔壁工作中的電路或是任何你想不到的雜訊訊號。

<差分輸入Differential Input>

    差分輸入就是在單端(Single-ended)的基礎上多加了一路”反相訊號TX-)，如下我們用一個比較容易理解的架構表示，兩路訊號最後透過Balun (or Transformer)合併在一起，Balun的功用就是把兩端的訊號相減，如果訊號本身相等相減起來就為零，一般來說會用運算放大器的差分輸入[1][2][3]不會再特別用Balun, 這裡只是方便大家理解。

<差分輸入抗干擾能力Differential inputs noise immunity>

    差分訊號跟單端輸入本質上就是差了一條訊號，既然一條線能夠傳完成的事情為什麼要特別搞兩條線呢？當然設計這個的工程師又不是傻子，肯定有他的好處，我們在把單端的干擾訊號加進來，這裡假設干擾訊號是一起落在TX+與TX-上面，因為差分輸入的試看兩個訊號的差值，所以一樣的訊號差值為零，因為很重要在講一次：

ΔVin = ( noise + TX+ ) – ( noise + TX- )

ΔVin = (TX+) – (TX-)

所以現在高速的傳輸介面幾乎都是差分訊號，例如USB3.0 [4]或AI題材的NV-Link都是採用差分方案來抵抗”共模雜訊”, 共模的意思就是差分訊號對上的雜訊(Signal Pair)上面是相等的情況。

<差分的單端電路Differential Singl-ended>

    回到這個文章的主軸，所以大家有單端電路與差分電路的概念，那什麼叫做”差分的單端電路”，從字面上解釋這個電路是單端電路但又有差分的特性？很饒舌對不對，我們一下傳統運算放大器除了單端輸入, 差分輸入還有一個在兩者之間的偽差分(Pseudo-Differential Input)，可以參考[2]或[5]的文章，說實在都說是”偽”肯定跟真的有區別，基本上我覺得就是差分與單端電路要連接的一種折衷方案，基本特性還是維持單端電路。

 

　　或許編劇是想成以下的狀況，單端的器件加上差分的輸入轉換器(Balun or Transformer)也算是符合”差分的單端電路”　XD

　　好了今天就藉著這部”赤熱”間單介紹一下什麼是單端什麼是差分電路，還有為什麼要特別繞一圈搞差分電路？其實類似的電路還射頻電路功率合併除了同相與差分外還有相差90度的平衡輸入，有興趣的可以參考這篇文章[6] 手機功率放大器功率合併的方法Smart Phone Power Amplifier Power Combination Method and  Architecture與下圖與[7] mini circuit blog, RF Transformer Fundamental 這文章，現在射頻功率放大器經常使用差分架構[7]，從某些角度也可以說成:

1.      差分的單端電路

2.      單端的差分電路

<參考文獻>

[1] SAR ADC Input Types, Analog Device Technical Articles

https://www.analog.com/en/resources/technical-articles/sar-adc-input-types.html

[2] Noise Suppression Basic Course Section 1

Chapter 5 Conductor conduction and common mode

https://www.murata.com/en-global/products/emc/emifil/library/knowhow/basic/chapter05-p1

[3] 差分，單端是什麼鬼？？？, EET-China

https://www.eet-china.com/mp/a195026.html

[4] Rising to the USB 3.0 challenge: smart design achieves high-speed signal integrity

https://embeddedcomputing.com/technology/processing/rising-to-the-usb-3-0-challenge-smart-design-achieves-high-speed-signal-integrity

[5] ADS1299: Unipolar/Bipolar Supply for Differential/Single-Ended Inputs

https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/777781/ads1299-unipolar-bipolar-supply-for-differential-single-ended-inputs

[6] 手機功率放大器功率合併的方法Smart Phone Power Amplifier Power Combination Method and  Architecture - MacGyFu的文章 - 知乎

https://zhuanlan.zhihu.com/p/639056460

[7] RF Transformer Fundamentals - Mini-Circuits Blog

https://blog.minicircuits.com/application-note-on-transformers-an-20-002/

 

[旅遊] 20221002 南京初訪＿夫子廟、中山陵、明孝陵、靈谷塔 、美齡宮、總統府

序 

        2022大陸十一長假期間，人剛好在上海，同事與客戶都放假去了，一個禮拜的假期一直待在上海發呆也不對，看了看了地圖想說挑個地方去逛逛不然去南京好了，中國大陸唯二城市名稱有個"京"字北京與南京，說是個六朝古都，但除了明朝外大部分都是小王朝，而且明朝也只有朱元璋在這裡建都，後面就內鬥簽到北京去了，近代民國時期南京更是一個重要的城市，中國民國臨時總統府，附近還有國父孫中山的中山陵，跟一個不堪回首日本入侵南京大屠殺，無論是中國人甚至整個人類歷史都不能忘記有這一段人類的歷史悲劇，但整段歷史與照片太黑暗了，而且我也不需要去參觀南京大屠殺博物館來提醒我這段歷史。

       上海一開始出發不太順利，在大陸稍微大一點的城市都有兩個以上的高鐵站，像上海就有上海南站，上海站與上海虹橋站，上海往南京就有上海站與上海虹橋站都有票，一開始搭車搞錯車站讓整個行程延遲了3個小時。

酒店  

      先前在上海隔離在"如家酒店"住了三個月，也順便辦了一張會員卡，看到他南京也有店位置剛好在夫子廟入步行街的路口，但到現場竟然跟我說....

"先生不好意思，我們這一間不能招待外賓.........."

        這裡跟沒來大陸旅遊的朋友介紹一下，大陸的酒店是飯店的意思，不是有小姐陪唱歌的那一種酒店，在大陸飯店要跟警察局登記通過審核才能招待"外賓"，也就是沒有拿中國大陸身份證的外籍人士，一級大城市規模好一點都酒店大多會申請，但一般來說用訂房系統都會輸入身份，系統會自動幫你排除不能接待外賓的酒店，當下我還跟前台爭辯說你們系統顯示我可以訂房阿，打電話給你們店長.....結果他還真的打。

        後來沒辦法就開始現場找酒店，找到一個說可以看到秦淮河景的橘子酒店，橘子酒店我第一次是2008年北京出差，當時是個相對廉價的酒店，既然叫橘子酒店就是櫃臺有免費的橘子可以任你吃，但品質一般般你也吃不了幾顆，這幾年橘子酒店的價格也沒有這麼便宜。一個晚上390人民幣不含早餐（酒店早餐我都覺得不怎樣，而且出來旅遊就是要吃當地的食物，吃什麼酒店的早餐)

河景景觀房?

        但所謂的河景房這有詐欺的嫌疑阿，的確試看的到秦淮河，但沒有陽台而且窗戶打開還有個鐵窗，是能看到什麼毛線阿！想說出來玩了就住好一點，櫃台說都沒有房間了，有陽台早就被訂完了......果然十一假期南京還是一個熱門城市。

南京中國科舉博物館

        夫子廟景區裡面有個收費的南京中國科舉博物館，博物館的造型就如同一個書院，往地下走去兩旁的走道是竹簡造型推契的牆面，一路往地下走去，博物館介紹了中國歷朝歷代文武狀元考試的制度與一些文物與資料，要說值不值得看？文物資料網路上其實都有，但既然到了南京這城市，平常你也不會找這些資料來看，既然來了一個室內有冷氣又沒太陽的行程，穿插著填滿整個旅遊的空缺。

魁星閣/文昌樓

        門票可以參觀魁星閣，因為旁邊就是夫子廟，所以這個就是一個來求個能考個好成績的地方，晚上秦淮河遊河船開的"賊快"，可能是遊客太多難以消化或要多跑各幾趟多賺點，但一點都沒有悠閒的感覺。  

南京鹹水鴨

        來的時候大家都說南京的鴨子好吃，的確有很多店在賣真空鴨子可以直接寄送回家，但吃的這東西我覺得還是現場吃才好吃，其實這幾天搭車我都會問計程車司機南京有沒有什麼推薦的？結果都沒有人推薦什麼南京菜，反而推薦了川菜....

        但這也很容易理解，現在連鎖店這麼多，好吃的川菜也不一定要去四川才吃的到，吃這種東西自己吃過才能說好吃不好吃？也只有自己喜歡吃才算是美食，南京的鹹水鴨吃了兩家，特色是皮很薄幾乎沒有脂肪肉偏鹹，如果跟台灣比我是比較喜歡台灣的鹹水鴨的口感，但吃這種東西別人說的都不算，自己來過吃過才算。 

第二天早餐

        第二天出門前到了酒店附近做了核酸，到目前為止剩下中國大陸與北韓還是清零的政策，的確生活上有些不方便，至於這個是好是壞還真的沒有什麼定論，但為了景區參觀方便酒店附近排隊做了一次核酸在吃個早餐。

        早餐就隨便找各小區人多的店，這也是計程車司機建議，景區裡面的東西都是騙遊客，跟每次都有人說我家的樓下的麵店最好吃的概念一樣，南京的湯包跟上海湯包差不多，美中不足的點就是沒有提供薑絲，吃湯包沒有配薑絲怎麼對呢？

墓仔埔之旅第一站  中山陵園

        中山陵園就是國父孫中山的墓園，不需要額外購買門票，一入口就是熟悉的博愛兩個字，沿著拱門一路往內走進去，一路上的感覺跟中正紀念堂設計有類似，尤其是這藍色瓦片。

    本來以為走到了中國國民黨總理孫先生葬於此的石碑以為已經到了盡頭，沒想到後面還有一個超長的階梯。

        這階梯設計的挺特別的，往上看或往下看不到中間緩衝的平台，所以會有一種非常陡峭的感覺，如果有點懼高症往後看會有一點腿軟，而且往上只有樓梯並沒有維修的車道，也不知道當初怎麼蓋的，我看到一個快百來歲的老奶奶，走路都需要有人攙扶，這個要上來真的是不容易。

        因為裡面說為了尊重不能拍照，其實裡面就一個大理石雕像，傳說中的玻璃石棺並沒有開放，也不知道還在不在，繞了一圈就可以出來了。

音樂台

        中山陵出來後往內走就可以走道音樂台，說實在挺一般的，主要是後面真的養了幾個白鴿，會從音樂台後面飛出來，現場有賣鴿子飼料。

墓仔埔之旅第二站  靈谷景區

        由音樂台沿著兩側都是法國梧桐樹林道走約45分鐘，可以走到靈谷景區，本來以為靈谷靈谷聽起來很好聽，但後來才知道這根本是個靈骨塔景區，但以歷史古時候是個佛寺，但後面國共時期到中從推反滿清到對日抗戰一些死亡將士部分葬於此處。 

        無梁殿是個明朝興建的佛寺，顧名思義主體建築沒有使用傳統的木軸，有點歐洲教堂的感覺，中間為國民革命烈士之靈位，兩測有熟悉的中華民國國歌 ，在參觀的時候隔壁還有一個湖南年輕人竟然哼著對的旋律，這個在台灣可能會唱的都不多了，另外一邊是國父遺囑，我記得以前國小好像都還有這個，不知道現在還有沒有？

        裡面還有一個靈谷塔.....，可以爬上去俯瞰整個山區，這個秋天來的時候應該會很漂亮，但走了一整天的路腿都快斷了，決定放棄登塔。

墓仔埔之旅第三站  明孝陵

        第三墓也是整個門票最貴的明孝陵，是少數保留完整的明朝陵墓，但也是因為保持完整，所以除了陵墓佔地很大外，也就是這樣，沒有出土的文物博物館跟地宮可以參觀，但說實在為什麼大家會想要來參觀別人的墳頭，跟秦始皇陵墓一樣，一生要來一次但來一次就夠了。

美齡宮

       明孝宮旁邊有個美美齡宮，沒錯就是蔣中正的Lover蔣宋美齡，從明信片可以看出整個美齡宮鳥瞰可以看到整個造景很像雙心項鍊，但這個感覺很沒用，主在當下又感覺不出來，那時候又不能每天搭著直升機飛到天上觀看，感覺有點蠢。

        走了一整天腿都快沒感覺了，因為假期期間交通管制也叫不到車，只能一路走下去，這幾個點要來還是每一站都搭交通車會舒服一點。

南京大牌檔＋秦淮河夜景

        白天真的太累了，回到飯店休息一下點了南京大牌檔，當地算是有名的連鎖餐廳，口味跟價格都可以，遊客吃這個剛好，在酒店外面吃著外面喝著啤酒結束一整天墓仔埔行程。

南京總統府

        南京總統府是中華民國還在大陸時候的首都，第一屆大總統孫中山曾經在這裡短暫的辦公過，後面故事就自己上網查了，門票要35人民幣，少數景點還不支援台胞證線上預購要現場排隊，但因為當地人都要網路預購，有時段人數限制，拿著實體門票反而沒有這個限制，算是另類的優點。

        其實中共國旗跟中華民國國旗遠遠看都是紅紅的，就跟魯冰花的美術老師說的，國旗遠遠的只要畫紅紅大家就知道是國旗，不用一定要把十二星芒畫出來，你看角度對了你也可以當作是青天白日滿地紅的國旗...........

        會議室的布置還是保持布置維持原汁原味，會議室裡面還有保留中華民國的青天白日旗，台灣朋友看到應該會覺得很微妙吧。

       整個總統府逛起來比想像中的花時間，大概需要花三個小時時間，整棟建築物保存的相當完善，變走變上網查一些歷史資料還是挺舒服的行程。

夫子廟

        中午回到夫子廟附近吃了連鎖店"雞鳴湯包"點了當地著名的鴨血粉絲湯，其實這東西一點都不特別，有計程車司機說那是女人與小孩吃的東西，當時我還很好奇說為什麼？原來這份量對一個勞動成年人來說份量太少了，是女生與小孩吃的點心，但味道就一般般，新竹鴨肉麵比較讚。

        

        南京夫子廟門票要30塊人民幣，跟總統府相較起來規模跟價格比實在有點不划算，原本這地方似乎算是以前的大學吧，佔地面積不大大概一個小時就可以逛完。

        古時候的小抄，古時候想要作弊，眼睛還不能太差，近視還會看不清楚。

後記

        在夫子廟步行街休息了一下，就前往南京機場回深圳結束這短暫的南京之旅，行程算走馬看花隨便看看，但如果要帶朋友來大陸旅遊，南京是個可以選擇，主要是景點位置都很近，有古蹟有風景，而且跟台灣也都有一定的淵源，適合的旅遊就避開夏天應該都不錯，吃的現在是什麼都吃的到，也沒有什麼食物合不合胃口的問題。