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一、差分线
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0 @/ [! t/ n3 N" @- w1.差分线定义:: v. G' p' 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”。
2 a7 K, \- l% h" z1 Y而承载差分信号的那一对走线就称为差分走线。
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2.差分线的优势+ J4 J! [6 K+ c
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:! I1 K; N, ]6 g- i0 L0 J* B
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a.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 9 {" h* B8 V6 h* Q1 R, G! {! d% n
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。( t: v3 C" j9 v4 X( z
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b.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。 i% i0 g0 y3 Q( q8 l
" ^( d1 @ B% }( K7 zc.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 m: E+ T3 M0 H: V
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。% U6 V+ t" ?+ n
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3.差分信号的布线要求:
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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。( V4 P: |5 B# h. p* k
* F3 W) ?; z# x* T 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。$ M/ y8 F6 h1 j5 ^6 t3 X! C% F
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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。+ [7 `- ^& q3 o' H/ [
" t7 _ W; D; y 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。
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8 V* A' }2 c3 R% w: w5 b- w 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。
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二、等长线
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4 d0 L6 \. K5 H0 W通俗点说,所以需要匹配线长的信号线都叫做等长线。/ Q/ |- R) Z5 u0 \. Q
& P, C. r; k; v. z, j5 O$ V如果差分线也需要等长的话,就叫做等长差分线。
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