并行与串行电信号：差分电压与调制如何增强可靠性
BogusBus 系统中，五根信号线各传一位二进制比特：0 表示“关”，24V DC 表示“开”。因所有比特同时到达，BogusBus 属并行网络。
在发射端加二进制编码、接收端解码以在更少导线上传更高分辨率，不改变 BogusBus 并行本质。
发射端引入并串转换器、接收端引入串并转换器，架构即变为串行网络。
串行通信迫使我们开发更复杂的数据传输技术。
串行数据让所有比特通过同一对导体传输，要求更高频率信号以跟上数据率。
设想改良 BogusBus 每次更新发 8 位而非原 5 位，仍用并行二进制编码传输。
发射端 A/D 转换器每秒产生新输出，结果每秒发 8 位数据到接收端。
例如发射端每秒在 10101010 和 10101011 间交替：
因仅最低位变化，任意单根导线信号最大变化 0.5 Hz——远低于典型通信频率。
相反，8 位串行网络须在两次 A/D 更新间的 1 秒窗口内顺序发完所有比特。波形如下：
串行表示现振荡约 4 Hz——较并行情况增八倍。
4 Hz 尚属良性，但扩展到 32 或 64 位、千赫兹更新率，所需频率进入无线电频谱。
串行数据网络频率进入射频范围，简单导线变天线和传输线，感性容性抗阻影响性能。
方波数字信号等价于幅度递减、频率递增的无限正弦波级数。10 kHz 方波被线路电容电感视为高频分量频谱，长距离传输波形退化。
带宽
工程师谈网络带宽指介质实际频率极限。串行通信中，带宽等于数据量（位/字）乘数据速度（字/秒）。
标准单位为比特每秒（bps）。废弃单位“波特率”测信号电平变化每秒，不等同于 bps，尤其多电平编码单比特时。
共地法
传统 BogusBus 所有比特参考共地，是高频方波通信最坏情况。短距离好用，远距离成问题。
差分电压法
稳健替代方案：差分电压法，每比特用一对隔地导线间电压差表示，而非对地电压。
此法减小感性容性负载，抑制外部电干扰，延伸串行网络实际覆盖距离。
差分放大器输出两信号线间电压，消除地参考。仅两信号线间电容相关，串联电容小于单个。
两信号线同向感应噪声被忽略，因接收端仅响应差分电压。
RS-232C 为地参考串行标准，适短距离低干扰办公布线；RS-422A 用差分信号，常用于长距离高噪工业环境。
尽管差分信号有益，许多数字网络问题源于方波信号本质。规避方法之一是用正弦波载波调制数字数据。
调制指一信号幅度控制另一信号某特性。无线电长期用幅度调制（AM）和频率调制（FM）将音频编码到高频载波。
频移键控（FSK）是 FM 数字等价形式。简单 FSK 用两个不同频率正弦波代表二进制 1 和 0：
难在正弦波过零点精确启停，常用相位连续 FSK。该方案中连续低-高、高-低频率对编码二进制状态，确保每比特传输时长相同。
正弦载波缓解许多方波问题，但调制解调电路更复杂昂贵。
相关工作表：
- 电信号类型工作表
工业技术