訊號的傳遞可以被分成”單端訊號”與”差動訊號”，兩者各有其優缺點，要使用哪種形式做傳輸取決於IC的功能取捨以及電性上的考量。現今差動傳輸儼然已經成為高速傳輸的主流，本系列將針對差動傳輸對的電性進行概括地介紹，希望讀者看完後可以對差動對有基本的認識。
What Single-End Signal？
單端訊號泛指各種以一條傳輸線即能傳遞訊息的訊號，PCB板上大多都是這種訊號，以微帶線(Microstrip)或帶狀線(Stripline)進行訊息傳遞。其最大的優勢就是阻抗很容易控制，只要選定好板層疊構，再以數學公式或商業用軟體計算就可以輕易得到特性阻抗。但因為單端訊號很容易受到耦合的雜訊以及外界來的電磁波而被干擾，降低其訊號品質，所以無法工作在很高的操作速度。現今最高速的單端訊號應用是在DDR4上，大概也僅僅只有4Gbps左右的最高速度，相對於PCIE、HDMI等使用差動傳輸的Serdes系統動輒10Gbps起跳，其應用範圍相對地被受限。
What Differential Signal？
差動訊號使用兩條單端訊號線(P線及N線)同時傳輸訊號，此兩訊號具備兩項要素：
1.訊號電壓幅度相同
2.訊號相位相反，也就是一正一負
也就是說這兩條訊號線是相互參考，P線參考N線，N線參考P線，理想上互為參考迴路，
此圖為差動傳送器送出兩個相位相反且振幅皆為500mV的單頻訊號，是一個很標準的差動傳輸訊號。
使用此傳輸技術可以帶來許多優點：
1.抗外界雜訊
當TX傳送一正一負的訊號到達RX時，RX將會把訊號進行後處理，也就是將兩訊號相減，以數學公式來表示即是：
如果這P/N兩條線接收到的外界耦合雜訊是相同的，那我們可以將公式表示成：
這樣差動傳輸訊號就算受到雜訊干擾也不會影響其特性！
2.降低電壓振幅(省電)
因為差動訊號是兩條線相互參考的關係，RX實際上只關心兩條線的差值，所以單條線的電壓振幅理想上可以減小一半。
例如一個1V的電壓振幅，利用差動訊號進行傳遞，單一條訊號線上只需要500mV的電壓振幅，所以使用上會相對單端訊號傳輸更省電，當然所產生的電磁輻射干擾也會較小。
3.降低電磁輻射
降低電磁輻射的原因除了上述提到的訊號振幅降低以外，另一個原因是來自兩兩參考的特性，在差動對處於強耦合的情況下(Spacing<5*Width)，電磁場會緊緊圍繞在線的附近，不容易讓電磁場外洩至相鄰導線。
差動對強耦合場型圖
差動對弱耦合場型圖(S>5W)
上圖表示兩種情況，第一種是差動對在緊密耦合情況下的近場模擬圖(距線1mm高度)，第二種是差動對在幾乎沒有耦合的情況下的場型模擬圖(距線1mm高度)，也可以看成兩條單端訊號線。很明顯可以看出單端訊號線的輻射場量較緊密耦合的差動對來的大，原因就是電磁場緊密圍繞在線旁，不會外洩至外頭！
4.時序定位準確
單端訊號在判斷數位邏輯的0或1是利用閥值電壓(Threshold Voltage)來做判斷標準。輸入電壓大於閥值電壓則判斷邏輯為1，反之輸入電壓小於閥值電壓則判斷邏輯為0。當然要更準確地判斷邏輯則要更精確地定義輸入高/低電位(Vih/Vil)，大於Vih才算是1，小於Vil算是0。
當訊號線處在環境較差的地方時，很容易受到耦合干擾使其時序判斷不準確，此時設計者就得提高輸入電壓，使電壓的餘裕變大，但相對地就比較耗電。
但利用差動訊號則不會有這些問題！
因為差動訊號兩兩互相參考，判斷邏輯0和邏輯1的方式是兩條線的互相參考電壓得來。
也就是圖中的VTH，當
則判斷邏輯為1，當
則判斷邏輯為0
這樣的好處就是前面提過的抗雜訊能力強，且可以用更小的電壓傳遞(因為不需要加大電壓增加餘裕)，就算受到TX與RX的電壓不穩，也只是導致整體的漂移，並不會使電壓差受到影響。
但是使用差動對會有Layout面積變大的缺點，因為原本一條線就可以傳輸的訊號卻要多使用一條，對釘腳式封裝(QFN/QFP)來講，更容易佔了Pin腳的空間，不過畢竟在電性考量上，其優點實在太多了，所以在高速傳輸上，差動對已經成為最受寵愛的拓樸結構了。