Differential signalling
تفریقی سگنلنگ دو تکمیلی اشاروں کا استعمال کرتے ہوئے برقی طور پر معلومات منتقل کرنے کا ایک طریقہ ہے۔ یہ تکنیک وہی برقی سگنل بھیجتی ہے جو مختلف اشاروں کے جوڑے کے طور پر ہوتا ہے، ہر ایک اپنے موصل میں۔ کنڈکٹر کا جوڑا مڑے ہوئے جوڑے یا ربن کیبل میں تار ہو سکتا ہے یا پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ پر نشانات ہو سکتے ہیں۔ برقی طور پر، دونوں کنڈکٹر وولٹیج سگنل لے جاتے ہیں جو شدت میں برابر ہوتے ہیں، لیکن مخالف قطعیت کے ہوتے ہیں۔ وصول کرنے والا سرکٹ دونوں سگنلز کے درمیان فرق کا جواب دیتا ہے، جس کے نتیجے میں دوگنا بڑا سگنل ہوتا ہے۔ تفریق سگنلنگ کے متناسب اشاروں کو متوازن کہا جا سکتا ہے، لیکن یہ اصطلاح زیادہ مناسب طریقے سے متوازن سرکٹس اور متوازن لائنوں پر لاگو ہوتی ہے جو تفریق رسیور میں ڈالنے پر عام موڈ کی مداخلت کو مسترد کرتی ہیں۔ تفریقی سگنلنگ لائن کو متوازن نہیں بناتی، اور نہ ہی متوازن سرکٹس میں شور کو مسترد کرنے کے لیے تفریقی سگنلنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔ تفریقی سگنلنگ کو سنگل اینڈڈ سگنلنگ سے متصادم ہونا چاہیے جو صرف ایک کنڈکٹر کو سگنل کے ساتھ چلاتا ہے، جبکہ دوسرا فکسڈ ریفرنس وولٹیج سے منسلک ہوتا ہے۔ فوائد مقبول عقیدے کے برعکس، تفریق سگنلنگ شور کی منسوخی کو متاثر نہیں کرتی ہے۔ تفریق وصول کنندگان کے ساتھ متوازن لائنیں شور کو مسترد کر دیں گی اس بات سے قطع نظر کہ سگنل تفریق ہے یا واحد اختتامی، لیکن چونکہ متوازن لائن شور مسترد کرنے کے لیے ویسے بھی تفریق وصول کنندہ کی ضرورت ہوتی ہے، تفریق سگنلنگ اکثر متوازن لائنوں پر استعمال ہوتی ہے۔ تفریق سگنلنگ کے کچھ فوائد میں شامل ہیں: تفریق جوڑے کے درمیان دوگنا سگنل وولٹیج (اسی برائے نام سطح کے سنگل اینڈڈ سگنل کے مقابلے میں)، 6 ڈی بی اضافی ہیڈ روم دیتا ہے۔ دو ایمپس کے درمیان کامن موڈ شور (مثال کے طور پر۔ نامکمل بجلی کی فراہمی کے مسترد ہونے سے) ایک تفریقی وصول کنندہ کے ذریعہ آسانی سے مسترد کر دیا جاتا ہے۔ شور کی قوت مدافعت میں اضافے اور 6 ڈی بی اضافی ہیڈ روم کی وجہ سے طویل کیبل رن ممکن ہیں۔ زیادہ تعدد پر، آؤٹ پٹ ایمپلیفائر کی آؤٹ پٹ امپیڈینس تبدیل ہو سکتی ہے، جس کے نتیجے میں ایک چھوٹا سا عدم توازن پیدا ہوتا ہے۔ جب دو ایک جیسے یمپلیفائرز کے ذریعے تفریقی موڈ میں چلایا جاتا ہے، تو یہ امپیڈینس تبدیلی دونوں لائنوں کے لیے یکساں ہوگی، اور اس طرح منسوخ ہو جائے گی۔ تفریقی سگنلنگ اینالاگ سگنلنگ دونوں کے لیے کام کرتی ہے، جیسا کہ متوازن آڈیو میں، اور ڈیجیٹل سگنلنگ میں، جیسا کہ آر ایس-422، آر ایس-485، ایتھرنیٹ اوور ٹوسٹڈ پیئر، پی سی آئی ایکسپریس، ڈسپلے پورٹ، ایچ ڈی ایم آئی اور یو ایس بی میں ہوتا ہے۔ کم وولٹیج والے الیکٹرانکس کے ساتھ استعمال کے لیے موزوں الیکٹرانکس کی صنعت، خاص طور پر پورٹیبل اور موبائل آلات میں، بجلی بچانے کے لیے سپلائی وولٹیج کو کم کرنے کی مسلسل کوشش کرتی ہے۔ کم سپلائی وولٹیج، تاہم، شور کی قوت مدافعت کو کم کرتا ہے۔ تفریقی سگنلنگ ان مسائل کو کم کرنے میں مدد کرتی ہے کیونکہ، دی گئی سپلائی وولٹیج کے لیے، یہ سنگل اینڈڈ سسٹم کے شور سے دوگنا استثنی فراہم کرتا ہے۔ یہ دیکھنے کے لیے کہ کیوں، سپلائی وولٹیج کے ساتھ سنگل اینڈڈ ڈیجیٹل سسٹم پر غور کریں۔ اعلی منطق کی سطح ہے اور کم منطق کی سطح 0 V ہے۔ اس لیے دونوں سطحوں کے درمیان فرق ہے۔ اب ایک ہی سپلائی وولٹیج کے ساتھ ایک تفریقی نظام پر غور کریں۔ ہائی اسٹیٹ میں وولٹیج کا فرق، جہاں ایک تار 0 V پر اور دوسرا 0 V پر ہے، ہے۔ کم حالت میں وولٹیج کا فرق، جہاں تاروں پر وولٹیج کا تبادلہ ہوتا ہے، ہے۔ لہذا اعلی اور کم منطق کی سطحوں کے درمیان فرق ہے۔ یہ سنگل اینڈڈ سسٹم سے دوگنا فرق ہے۔ اگر ایک تار پر وولٹیج کا شور دوسرے تار کے شور سے غیر متعلقہ ہے، تو یہ سنگل اینڈڈ سسٹم کے مقابلے میں تفریقی نظام میں غلطی کا سبب بننے میں دوگنا شور لگتا ہے۔ دوسرے لفظوں میں، تفریق سگنلنگ شور کی قوت مدافعت کو دوگنا کر دیتی ہے۔ سنگل اینڈڈ سگنلنگ کے ساتھ موازنہ سنگل اینڈڈ سگنلنگ میں، ٹرانسمیٹر ایک واحد وولٹیج پیدا کرتا ہے جس کا موازنہ رسیور ایک مقررہ حوالہ وولٹیج کے ساتھ کرتا ہے، دونوں دونوں سروں کے مشترکہ زمینی کنکشن سے متعلق ہیں۔ بہت سے معاملات میں، سنگل اینڈڈ ڈیزائن ممکن نہیں ہیں۔ ایک اور مشکل برقی مقناطیسی مداخلت ہے جو تیز رفتار سے کام کرنے کی کوشش کرنے والے سنگل اینڈڈ سگنلنگ سسٹم کے ذریعے پیدا کی جا سکتی ہے۔ متوازن انٹرفیس سے تعلق آلات کے دو ٹکڑوں کے درمیان سگنل کو مختلف طریقے سے منتقل کرتے وقت متوازن انٹرفیس کے ذریعے ایسا کرنا عام بات ہے۔ انٹرفیس ایک ذیلی نظام ہے جس میں تین حصے ہوتے ہیں: ڈرائیور، لائن اور رسیور۔ یہ تینوں اجزاء ایک سگنل کے گزرنے کے لیے ایک مکمل سرکٹ کو مکمل کرتے ہیں اور اس سرکٹ کی رکاوٹیں ہی اس بات کا تعین کرتی ہیں کہ مجموعی طور پر انٹرفیس متوازن ہے یا نہیں: "ایک متوازن سرکٹ ایک دو کنڈکٹر سرکٹ ہے جس میں کنڈکٹر اور ان سے منسلک تمام سرکٹ زمین اور دیگر تمام کنڈکٹرز کے لیے یکساں رکاوٹ رکھتے ہیں۔" متوازن انٹرفیس شور کے خلاف حفاظتی اسکیم کے طور پر تیار کیے گئے تھے۔ نظریہ طور پر، یہ کسی بھی مداخلت کو اس وقت تک مسترد کر سکتا ہے جب تک کہ یہ کامن موڈ ہو (وولٹیج جو دونوں کنڈکٹرز میں مساوی شدت اور ایک ہی قطعیت کے ساتھ ظاہر ہوتے ہیں)۔ اس بارے میں بڑی الجھن موجود ہے کہ متوازن انٹرفیس کیا ہے اور اس کا تفریقی سگنلنگ سے کیا تعلق ہے۔ حقیقت میں، وہ دو مکمل طور پر آزاد تصورات ہیں: متوازن انٹرفیسنگ شور اور مداخلت کے مسترد ہونے سے متعلق ہے، جبکہ تفریق سگنلنگ صرف ہیڈ روم سے متعلق ہے۔ سرکٹ کا امپیڈینس بیلنس ان سگنلز کا تعین نہیں کرتا جو وہ لے جا سکتے ہیں اور اس کے برعکس۔ تفریقی جوڑوں کے استعمال یہ تکنیک الیکٹرانک کراس اسٹاک اور برقی مقناطیسی مداخلت کو کم سے کم کرتی ہے، شور کے اخراج اور شور کی قبولیت دونوں، اور ایک مستقل یا معروف خصوصیت کی رکاوٹ حاصل کر سکتی ہے، جس سے تیز رفتار سگنل ٹرانسمیشن لائن یا اعلی معیار کی متوازن لائن اور متوازن سرکٹ آڈیو سگنل کے راستے میں اہم امپیڈنس میچنگ تکنیک کی اجازت ملتی ہے۔ متفرق جوڑوں میں شامل ہیں: ٹوسٹڈ جوڑی کیبلز، شیلڈڈ اور غیر شیلڈ مائیکرو اسٹرپ اور پرنٹڈ سرکٹ بورڈز پر اسٹرائپ لائن تفریق جوڑی روٹنگ تکنیک متفرق جوڑے عام طور پر تفریق یا نیم تفریق والے سگنلز رکھتے ہیں، جیسے کہ تیز رفتار ڈیجیٹل سیریل انٹرفیس بشمول ایل وی ڈی ایس تفریق ای سی ایل، پی ای سی ایل، ایل وی پی ای سی ایل، ہائپر ٹرانسپورٹ، ایتھرنیٹ اوور ٹوسٹڈ جوڑی، سیریل ڈیجیٹل انٹرفیس، آر ایس-422، آر ایس-485، یو ایس بی، سیریل اے ٹی اے، ٹی ایم ڈی ایس، فائر وائر، اور ایچ ڈی ایم آئی، وغیرہ، یا پھر اعلی معیار اور/یا اعلی فریکوئنسی اینالاگ سگنلز (جیسے۔ ویڈیو سگنلز، متوازن آڈیو سگنلز وغیرہ)۔ اعداد و شمار کی شرح کی مثالیں متفرق جوڑوں کے ساتھ نافذ کردہ کچھ انٹرفیس کے اعداد و شمار کے نرخوں میں درج ذیل شامل ہیں: سیریل اے ٹی اے-1.5 جی بٹ/سیکنڈ ہائپر ٹرانسپورٹ-1.6 جی بٹ/سیکنڈ انفینی بینڈ-2.5 جی بٹ/سیکنڈ پی سی آئی ایکسپریس-2.5 جی بٹ/سیکنڈ سیریل اے ٹی اے ترمیم 2.0-2.4 جی بٹ/سیکنڈ ایکس اے یو آئی-3.125 جی بٹ/سیکنڈ سیریل اے ٹی اے ترمیم 3.0-6 جی بٹ/سیکنڈ پی سی آئی ایکسپریس 2.0.5 جی بٹ/سیکنڈ فی لین 10 گیگابٹ ایتھرنیٹ-10 جی بٹ/سیکنڈ (ہر 2.5 جی بٹ/سیکنڈ پر چلنے والے چار تفریق جوڑے) ڈی ڈی آر ایس ڈی آر اے ایم-3.2 جی بٹ/سیکنڈ (تفریق اسٹروبز لیچ سنگل اینڈ ڈیٹا) سنگل اینڈڈ سگنلنگ عام طور پر کویکسیل کیبلز کے ساتھ استعمال ہوتی ہے، جس میں ایک کنڈکٹر دوسرے کو ماحول سے مکمل طور پر اسکرین کرتا ہے۔ تمام اسکرینوں (یا ڈھالوں) کو ایک مشترکہ بنیاد بنانے کے لیے مواد کے ایک ٹکڑے میں ملایا جاتا ہے۔ تاہم، تفریقی سگنلنگ عام طور پر کنڈکٹر کی متوازن جوڑی کے ساتھ استعمال ہوتی ہے۔ مختصر کیبلز اور کم فریکوئنسیز کے لیے، دونوں طریقے مساوی ہیں، اس لیے ایک مشترکہ گراؤنڈ کے ساتھ سستے سنگل اینڈڈ سرکٹس کو سستی کیبلز کے ساتھ استعمال کیا جا سکتا ہے۔ جیسے جیسے سگنلنگ کی رفتار تیز ہوتی جاتی ہے، تار ٹرانسمیشن لائنوں کی طرح برتاؤ کرنے لگتے ہیں۔ کمپیوٹرز میں استعمال تفریقی سگنلنگ کا استعمال اکثر کمپیوٹرز میں برقی مقناطیسی مداخلت کو کم کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، کیونکہ جیومیٹرک رکاوٹوں اور اس حقیقت کی وجہ سے کہ ڈی سی پر اسکریننگ کام نہیں کرتی، کمپیوٹرز میں مائیکرو اسٹرپس اور چپس کے ساتھ مکمل اسکریننگ ممکن نہیں ہے۔ اگر ڈی سی پاور سپلائی لائن اور کم وولٹیج والی سگنل لائن ایک ہی زمین کا اشتراک کرتی ہے، تو زمین سے واپس آنے والا پاور کرنٹ اس میں ایک اہم وولٹیج پیدا کر سکتا ہے۔ کم مزاحمت والی زمین اس مسئلے کو کسی حد تک کم کر دیتی ہے۔ مائیکرو اسٹرپ لائنوں کی ایک متوازن جوڑی ایک آسان حل ہے کیونکہ اسے اضافی پی سی بی پرت کی ضرورت نہیں ہے، جیسا کہ ایک اسٹرائپ لائن کرتی ہے۔ چونکہ ہر لائن گراؤنڈ پلین میں ایک مماثل امیج کرنٹ کا سبب بنتی ہے، جو بجلی کی فراہمی کے لیے ویسے بھی ضروری ہے، اس لیے یہ جوڑی چار لائنوں کی طرح نظر آتی ہے اور اس لیے اس کا کراس اسٹاک کا فاصلہ ایک سادہ الگ تھلگ جوڑی سے کم ہوتا ہے۔ درحقیقت، یہ ایک مڑے ہوئے جوڑے کے ساتھ ساتھ برتاؤ کرتا ہے۔ کم کراس اسٹاک اہم ہوتا ہے جب بہت سی لائنیں ایک چھوٹی سی جگہ میں پیک کی جاتی ہیں، جیسا کہ ایک عام پی سی بی پر ہوتا ہے۔ ہائی وولٹیج تفریق سگنلنگ ہائی وولٹیج تفریق (ایچ وی ڈی) سگنلنگ ہائی وولٹیج سگنلز کا استعمال کرتی ہے۔ کمپیوٹر الیکٹرانکس میں، ہائی وولٹیج کا مطلب عام طور پر 5 وولٹ یا اس سے زیادہ ہوتا ہے۔ ایس سی ایس آئی-1 کے تغیرات میں ایک ہائی وولٹیج تفریق (ایچ وی ڈی) کا نفاذ شامل تھا جس کی زیادہ سے زیادہ کیبل کی لمبائی سنگل اینڈڈ ورژن سے کئی گنا زیادہ تھی۔ ایس سی ایس آئی کا سامان، مثال کے طور پر، ایچ وی ڈی کا استعمال کرتے ہوئے زیادہ سے زیادہ کل کیبل کی لمبائی 25 میٹر کی اجازت دیتا ہے، جبکہ سنگل اینڈڈ ایس سی ایس آئی بس کی رفتار کے لحاظ سے زیادہ سے زیادہ کیبل کی لمبائی 1.5 سے 6 میٹر کی اجازت دیتا ہے۔ ایس سی ایس آئی کے ایل وی ڈی ورژن 25 میٹر سے کم کیبل کی لمبائی کی اجازت دیتے ہیں نہ کہ کم وولٹیج کی وجہ سے، بلکہ اس وجہ سے کہ یہ ایس سی ایس آئی معیارات پرانے ایچ وی ڈی ایس سی ایس آئی کے مقابلے میں بہت زیادہ رفتار کی اجازت دیتے ہیں۔ عام اصطلاح ہائی وولٹیج تفریق سگنلنگ مختلف قسم کے نظاموں کو بیان کرتی ہے۔ دوسری طرف لو وولٹیج ڈفریٚنشل سگنلنگ (ایل وی ڈی ایس) ایک مخصوص نظام ہے جس کی وضاحت ٹی آئی اے/ای آئی اے معیار کے ذریعے کی جاتی ہے۔ قطبیت تبدیل کرنا تفریقی اشاروں سے نمٹنے والے کچھ مربوط سرکٹس دو تفریقی اشاروں کی قطبیت کو تبدیل کرنے کے لیے ایک ہارڈ ویئر آپشن (اسٹریپنگ آپشنز کے ذریعے، فرم ویئر کنٹرول کے تحت، یا یہاں تک کہ خودکار) فراہم کرتے ہیں، جسے تفریقی جوڑی تبدیل کرنا، قطعیت تبدیل کرنا، تفریقی جوڑی الٹنا، قطعیت الٹنا، یا لین الٹنا کہا جاتا ہے۔ اس کا استعمال ہارڈ ویئر ڈویلپمنٹ میں پرنٹڈ سرکٹ بورڈز پر تیز رفتار تفریقی جوڑوں کی روٹنگ کو آسان بنانے یا بہتر بنانے کے لیے کیا جا سکتا ہے، تاکہ تبدیل شدہ تاروں کے ذریعے عام کیبلنگ کی غلطیوں سے نمٹنے میں مدد مل سکے، یا فرم ویئر کنٹرول کے تحت عام ڈیزائن کی غلطیوں کو آسانی سے ٹھیک کیا جا سکے۔ بہت سے ایتھرنیٹ پی ایچ وائی ٹرانسیورز اسے آٹو پولرٹی کا پتہ لگانے اور اصلاح کے طور پر سپورٹ کرتے ہیں (اسی طرح کے آٹو کراس اوور فیچر کے ساتھ الجھن میں نہ پڑنا)۔ پی سی آئی ای اور یو ایس بی سپر اسپیڈ لین پولرٹی انورژن کو بھی سپورٹ کرتے ہیں۔ قطعیت کی غلطیوں سے نمٹنے کا ایک اور طریقہ قطعیت کے غیر حساس لائن کوڈز کا استعمال کرنا ہے۔ بیکپلین کرنٹ لوپ سگنلنگ کرنٹ موڈ منطق (سی ایم ایل) ڈی ڈی آر ایس ڈی آر اے ایم ڈفریٚنشل ایمپلیفائر ڈفریٚنشل ٹی ٹی ایل ڈسپلے پورٹ ہمبکر لانگٹیوڈینل وولٹیج سگنل انٹیگریٹی سنگل اینڈڈ سگنلنگ ٹرانزیشن منیمائزڈ ڈفریٚنشل سگنلنگ (ٹی ایم ڈی ایس) حوالہ جات کمپیوٹر بسیں کمیونیکیشن سرکٹس ٹیلی کمیونیکیشن انجینئرنگ جا: