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一、差分线
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/ K9 l, ?8 K. l0 w1 U1.差分线定义:
4 m8 Q. h" ?/ v' ]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”。/ c v7 g; {; p3 `2 S+ @& d
而承载差分信号的那一对走线就称为差分走线。
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) y! ~% s0 m N2.差分线的优势
* l% `: z1 X7 x- z3 i+ s) d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:
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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 7 n0 n X/ k) u- E7 q2 [- O2 p7 ]
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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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。+ B( K v. ?3 {7 Z1 D5 A2 |
1 V! M/ i( O) o. B6 ? ac.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
/ c( A& }" c+ u) Q0 c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。& I | R6 R5 Y3 M
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3.差分信号的布线要求:( s7 W6 J8 H2 G% r* W5 _6 ^- ?
0 h4 `, S- f$ i. m N, W 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。1 B+ f% O. X5 Y1 z
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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。: A8 z* f& B! @+ _# T2 b& O
3 b) K( z" k5 J 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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7 H2 N- K( d5 p* W0 @ `9 r9 ~ 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。) x% `* s9 b: b( c0 w5 ]( {
3 b& @& f+ o* T0 t+ B& X 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。& H( J$ h9 U: S p* k
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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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" _' k) E/ F% u. \! Z5 G4 r) @! Z如果差分线也需要等长的话,就叫做等长差分线。
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