單端信號
早期的數字總線大部分使用單端信號做信號傳輸，如TTL/CMOS信號都是單端信號。所謂單端信號，是指用一根信號線的高低電平的變化來進行0、1信息的傳輸，這個電平的高低變化是相對於其公共的參考地平面的。單端信號由於結構簡單，可以用簡單的晶體管電路實現，而且集成度高、功耗低，因此在數字電路中得到最廣泛的應用。下圖是個單端信號的傳輸模型。
當信號傳輸速率更高時，為了減小信號的跳變時間和功耗，信號的幅度一般都會相應減小。比如以前大量使用的5V的TTL信號現在使用越來越少，更多使用的是3.3V/2.5V/1.8V/1.5V/1.2V的LVTTL電平，但是信號幅度減小帶來的問題是對噪聲的容忍能力會變差一些。進一步的，很多數字總線現在需要傳輸更長的距離，從原來芯片間的互連變成板卡間的互連甚至設備間的互連，信號穿過不同的設備時會受到更多噪聲的干擾。更極端的情況是收發端的參考地平面可能也不是等電位的。因此，當信號速率變高、傳輸距離變長后仍然使用單端的方式進行信號傳輸會帶來很大的問題。下圖是個受到嚴重共模噪聲干擾的單端信號，對於這種信號，無論接收端的電平判決閾值設置在哪里都有可能造成信號的誤判。
差分信號
為了提高信號在高速率、長距離情況下傳輸的可靠性，大部分高速的數字串行總線都會采用差分信號進行信號傳輸。差分信號是用一對反相的差分線進行信號傳輸，發送端采用差分的發送器，接收端相應采用差分的接收器。下圖是個差分線的傳輸模型及真實的差分PCB走線。
采用差分傳輸方式后，由於差分線對里正負信號的走線是緊密耦合在一起的，所以外界噪聲對於兩根信號線的影響是一樣的。而在接收端，由於其接收器是把正負信號相減的結果做為邏輯判決的依據，因此即使信號線上有嚴重的共模噪聲或者地電平的波動，對於最后的邏輯電平判決影響很小。相對於單端傳輸方式，差分傳輸方式的抗干擾、抗共模噪聲能力大大提高。下圖是一個差分傳輸對共模噪聲抑制的一個例子。
采用差分方式進行信號傳輸會使得收發端的電路變得復雜，系統的功耗也隨之上升，但是由於其優異的抗干擾能力以及可靠的傳輸特性，使得差分傳輸方式在需要進行高速數字信號的傳輸或者惡劣工作環境的領域得到了廣泛的應用，如LVDS、PCI-E、SATA、USB、1394、CAN、Flexray等總線都是采用差分的信號傳輸方式。