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一、差分线
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1.差分线定义:
& [- _/ d: x( p差分信号就是就是驱动端发送两个等值、反相的信号,接收端通过比较这两个电压的差值来判断逻辑状态“0”还是“1”。. o; Z* T% e7 D( O) V' }+ z5 ]# [1 T
而承载差分信号的那一对走线就称为差分走线。4 r% u* M# s$ N4 D8 B( {9 [
) P# v# ?* h6 R1 P/ O8 L6 i2.差分线的优势" z- C8 o/ A2 L* {0 Q4 p- |
差分信号和普通的单端信号走线相比,最明显的优势体现在以下三个方面:) F& l$ d7 }/ ^0 c
9 J( ?2 q. _7 ?% t) x& w$ ea.抗干扰能力强,因为两根差分走线之间的耦合很好,当外界存在噪声干扰时,几乎是同时被耦合到两条 & V3 c) |' |7 G1 N- J1 Z! h
线上,而接收端关心的只是两信号的差值,所以外界的共模噪声可以被完全抵消。
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% T. t) t4 g3 @8 \9 U( f& qb.能有效抑制EMI,同样的道理,由于两根信号的极性相反,他们对外辐射的电磁场可以相互抵消,耦合的越紧密,互相抵消的磁力线就越多。泄放到外界的电磁能量越少。! l& t# J" J8 N( Q" V' |: b
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c.时序定位精确,由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点,而不像普通单端信号依靠高低两个阈 2 x) _3 \( }8 e5 O; X( `/ l
值电压判断,因而受工艺,温度的影响小,能降低时序上的误差,同时也更适合于低幅度信号的电路。% f3 B& Y. e. X! w
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3.差分信号的布线要求:2 e8 }( b4 I( L; w
: T7 Z1 P9 E& i2 X$ }! z6 R, Q6 ~ 简要的说差分信号的布线有两个要求:等长、等距。等长是指两条线的长度要尽量一样长,等长是为了保证两个差分信号时刻保持相反极性,减少共模分量;等距是指两线的间距(此间距由差分阻抗决定)要一直保持不变,也就是要保持平行。$ u; k' f8 `- J9 ?5 t
0 a6 h1 v1 t/ f. t* O# E 但是在实际的PCB布线中,往往不能够同时满足两个要求,比如说由于管脚分布,过孔,以及走线空间等因素存在,必须通过适当的绕线才能达到线长匹配的目的,但带来的结果必然是差分对的部分区域无法平行,不能满足等距的要求。
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因此,必须在这两个条件中设定优先级,哪个是必须保证,哪个是可以通融的。
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5 ~4 K3 w9 A9 B. p/ {' [ H# z 满足等距要求的目的是保持差分阻抗的一致性。若两线忽远忽近, 差分阻抗就会不一致, 就会影响信号完整性及时间延迟。其实间距不等造成的影响是微乎其微的,相比较而言,线长不匹配对时序的影响要大得多。再从理论分析来看,间距不一致虽然会导致差分阻抗发生变化,但因为差分对之间的耦合本身就不显著,所以阻抗变化范围也是很小的,通常在10%以内,只相当于一个过孔造成的反射,这对信号传输不会造成明显的影响。而线长一旦不匹配,除了时序上会发生偏移,还给差分信号中引入了共模的成分,降低信号的质量,增加了EMI。% ^4 N5 a2 E# h$ X9 D
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因此,差分走线的设计中最重要的规则就是匹配线长,其次就是尽量满足两线平行走线。" A4 m. g/ ?0 f9 e( g9 p$ h5 |7 \3 G
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二、等长线
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通俗点说,所以需要匹配线长的信号线都叫做等长线。
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如果差分线也需要等长的话,就叫做等长差分线。
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