一个差分信号是用一个数值来表明两个物理量之间的差异。从严厉意义上来讲，一切电压信号都是差分的，由于一个电压只能是相关于另一个电压而言的。在某些体系里，体系’地’被用作电压基准点。当’地’当作电压丈量基按时，这种信号规划被称之为单端的。咱们运用该术语是由于信号是用单个导体上的电压来表明的。
另一方面，一个差分信号作用在两个导体上。信号值是两个导体间的电压差。虽然不是十分必要，这两个电压的均匀值仍是会常常保持一致。咱们用一个办法对差分信号做一下比方，差分信号就好比是跷跷板上的两个人，当一个人被跷上去的时分，另一个人被跷下来了 – 可是他们的均匀方位是不变的。持续跷跷板的类推，正值可以表明左面的人比右边的人高，而负值表明右边的人比左面的人高。0 表明两个人都是同一水平。
图1 用跷跷板表明的差分信号
应用到电学上，这两个跷跷板用一对标识为V+和V-的导线来表明。当V+>V-时，信号界说成正极信号，当V+
图2 差分对环绕摇摆的均匀电压设置成 2.5V。当该对的每个信号都限制成 0-5V 振幅时，偏移该差分对会供给一个信号摇摆的最大规模。当用单一 5V 电源操作时，常常就会呈现这种状况。
当不选用单端信号而采纳差分信号计划时，咱们用一对导线来代替单根导线，添加了任何相关接口电路的复杂性。那幺差分信号供给了什幺样的有形优点，才干证明复杂性和本钱的添加是值得的呢?
差分信号的第一个优点是，由于你在操控’基准’电压，所以可以很容易地辨认小信号。在一个地做基准，单端信号计划的体系里，丈量信号的准确值依靠体系内’地’的一致性。信号源和信号接收器间隔越远，他们部分地的电压值之间有差异的可能性就越大。从差分信号康复的信号值在很大程度上与’地’的准确值无关，而在某一规模内。
差分信号的第二个首要优点是，它对外部电磁搅扰(EMI)是高度免疫的。一个搅扰源简直相同程度地影响差分信号对的每一端。已然电压差异决议信号值，这样将忽视在两个导体上呈现的任何相同搅扰。除了对搅扰不大活络外，差分信号比单端信号生成的 EMI 还要少。
差分信号供给的第三个优点是，在一个单电源体系，可以沉着准确地处理’双极’信号。为了处理单端，单电源体系的双极信号，咱们有必要在地和电源干线之间某恣意电压处(通常是中点)树立一个虚地。用高于虚地的电压来表明正极信号，低于虚地的电压来表明负极信号。接下来，有必要把虚地正确地散布到整个体系里。而关于差分信号，不需要这样一个虚地，这就使咱们处理和传达双极信号有一个高逼真度，而无须依靠虚地的稳定性。
图2 差分信号波形和单端等价
