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一、差分线* X$ o4 d. P) x; i! N
9 x1 O, l0 M( m- [5 W' g1.差分线定义:& S8 g0 M) Q% A T2 {0 L
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”。 y5 D$ _" q1 f3 X/ R
而承载差分信号的那一对走线就称为差分走线。
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6 {: T A- N( N! e5 `2.差分线的优势- T, O8 X$ L2 f/ x' p0 |1 V
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
( w7 r8 p0 Z$ Q6 h' |$ g/ 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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7 p* Q$ W) ^: Yb.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。
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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
- d d+ ?+ g0 R& O% G0 v/ {3 P; N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。
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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。
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: p% [! S) `+ X O, 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。" b7 f3 k' }/ x# I$ Y
9 a/ M+ z& ^; K% X; j( p 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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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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$ z5 _5 F) V$ _, K" \ 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。+ m0 V: p% O" L5 g; W
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二、等长线1 ?8 A+ _% [: t, [& F5 O: Y
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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。# t8 m- ~2 x; E5 Y } | J% {
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