高速PCB設(shè)計(jì)之差分信號(hào)簡(jiǎn)析

在進(jìn)行高速電路設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到差分對(duì)的走線設(shè)計(jì)，這主要源于差分走線的如下優(yōu)勢(shì)：1、抗干擾能力強(qiáng)，接收端只關(guān)心兩信號(hào)差值，外界的共模噪聲可完全抵消（對(duì)內(nèi)干擾）。2、有效抑制EMI，由于兩信號(hào)線極性相反，通過耦合，對(duì)外界的輻射干擾可相互抵消（對(duì)外干擾）。3、時(shí)序定位準(zhǔn)確，等等。當(dāng)然，很多人對(duì)差分走線也存在不少誤區(qū)，常見的如下：1、認(rèn)為差分信號(hào)不需要地平面作為回流路徑，或者認(rèn)為差分走線彼此為對(duì)方提供回流路徑。2、認(rèn)為保持等距比匹配線長(zhǎng)更重要。3、認(rèn)為差分走線一定要靠得很近。下面就談一下個(gè)人在這方面的學(xué)習(xí)心得。1、等長(zhǎng)問題講到差分線，肯定會(huì)有等長(zhǎng)的要求，那么一個(gè)差分線之間的等長(zhǎng)應(yīng)該控制到什么程度就比較合理呢，完全等長(zhǎng)做不到，也不必要。其實(shí)一個(gè)差分線的不等長(zhǎng)，就等效于P、N信號(hào)存在相位差，定時(shí)誤差變大，其結(jié)果就是上升沿和下降沿變緩或者出現(xiàn)臺(tái)階，導(dǎo)致穩(wěn)定部分減少，也就是說，應(yīng)該根據(jù)信號(hào)的速率綜合考慮才對(duì)，信號(hào)速率越高，等長(zhǎng)要求就越嚴(yán)格。同時(shí)要注意的是，差分線二根線之間不等長(zhǎng)的累加問題，如一個(gè)差分信號(hào)從一個(gè)單板到另一個(gè)單板的情況下，在本板內(nèi)部、背板、另一個(gè)單板內(nèi)部，都可能存在不等長(zhǎng)，所以板際的信號(hào)更應(yīng)該嚴(yán)格控制等長(zhǎng)。2、信號(hào)回流如上圖所示，A、B是一個(gè)高速信號(hào)的差分對(duì)，A對(duì)應(yīng)的回流為C，B對(duì)應(yīng)的回流為D。A和B的電流大小相等，方向相反，同理C和D也是如此。當(dāng)差分信號(hào)A、B之間的距離足夠近的情況下，C、D也是足夠的近，那么由于C、D大小相等，方向相反，所以流過回流平面的電流為0，也就是說，A和B的回流不依賴于回流平面，而是差分線之間實(shí)現(xiàn)回流。當(dāng)然前提條件是C、D足夠近，但是，在實(shí)際的應(yīng)用中，只能實(shí)現(xiàn)大部分的電流在差分線之間回流，還是有一部分的回流是經(jīng)過回流平面的。因此，在進(jìn)行差分走線時(shí)，回流平面還是要保證完整，否則容易出問題。3、強(qiáng)耦合與弱耦合通常，如果差分線之間的距離很近，回流基本上是經(jīng)過差分線之間，而很少通過回流平面，那么稱之為強(qiáng)耦合；否則稱之為弱耦合?？梢哉f強(qiáng)耦合對(duì)回流平面依賴比較低，而弱耦合對(duì)回流平面依賴比較高。那么是不是設(shè)計(jì)的時(shí)候把差分線設(shè)計(jì)成越近越好呢，也不完全是這樣，因?yàn)樵趯?shí)際的PCB設(shè)計(jì)過程中，為了確保差分線的等長(zhǎng)，經(jīng)常需要把其中的一根線拐彎打折，這樣，對(duì)于強(qiáng)耦合來說，阻抗變化的影響就比較大，而對(duì)于弱耦合來說，阻抗變化就比較小，此時(shí)弱耦合就比較有優(yōu)勢(shì)了。