ディファレンシャルモード(Differential Mode)とは?

ディファレンシャルモード(Differential Mode)とは、2本の信号線に逆位相の電圧信号を流し、その差分で情報を伝送する状態や動作モードを指します。
これは、車載カメラシステムやADAS、イーサネット(100BASE-T1 / 1000BASE-T1)など、ノイズに強い通信が求められる領域で重要な役割を果たします。

目次

差動伝送とは?

まず、「ディファレンシャルモード」が何を指すかを理解するためには、差動伝送(Differential Signaling)という通信方式を知る必要があります。

差動伝送とは、2本の信号線の電圧差でデータを伝える通信方式です。

たとえば、片方の線に+1V、もう片方に−1Vの信号を流すと、その差(2V)がデータとして認識されます。

これにより、外部から同時に加わるノイズ(コモンモードノイズ)を受信側で打ち消すことが可能となり、高速かつ長距離の伝送を安定して実現できます。

このとき、2本の信号線間で実際に流れている信号が「ディファレンシャルモードの信号」です。

ディファレンシャルモードノイズとは?

一方で、「ディファレンシャルモードノイズ(Differential Mode Noise)」とは、差動信号と同じ方向性・経路で発生するノイズ成分を意味します。

これは、2本の信号線に対して逆位相で侵入するノイズであり、差動信号そのものに重畳してしまうため、受信側でキャンセルできません。

発生の要因には:

 ・ペア間の長さの不揃い(スキュー

 ・ケーブルや基板配線の非対称構造

 ・不完全なインピーダンス整合

 ・差動ペア近傍の非対称なノイズ源 などが挙げられます。

このようなノイズは信号歪みやデータエラーの原因となるため、ディファレンシャルモードノイズの抑制はEMC設計上の重要課題です。

コモンモードノイズとの違い

コモンモードノイズ(Common Mode Noise)は、2本の信号線に同じ位相・同じ方向に流れるノイズです。外部から同時に加わる電磁波やグランドループなどが原因です。

一方、ディファレンシャルモードノイズは、2本の信号線に逆向きに作用するノイズで、差動信号そのものを乱します。

車載通信設計での対応

車載システムにおいては、差動伝送の信号品質を守るため、コネクタ・ケーブル・基板の設計において「対称性」と「ペアの均一性」が重視されます。

たとえば、ローゼンバーガーが提供するRosenbergerHSD®コネクタやH-MTD®コネクタは、100Ωの差動インピーダンスに最適化されており、ノイズ対策やスキュー最小化に優れた構造を持っています。

ケーブル面では、ツイストペア(STP)ツイストクアッド(STQ)構造の採用が、ディファレンシャルモードノイズの抑制に有効です。

監修者

1990年~車載アンテナメーカーである株式会社ヨコオに入社。衛星通信機器の電気設計及びセラミックアンテナ及びフィルターの設計に従事し、その後車載通信機器事業部の電気設計管理職となり主に車載アンテナの開発を遂行。2018年~高周波コネクタ製品のトップシェアメーカーであるローゼンバーガーの日本法人であるローゼンバーガー・オートモーティブ・ジャパン合同会社に転職し、車載通信機器の開発で培った知識を生かし、マネージャーとして各OEM及びTier1へ製品の市場導入サポートを行っています。

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