高速設計之差分走線

2022-07-16 15:18:11 字數 1338 閱讀 9662

在進行高速電路設計時,經常會遇到差分對的走線設計,這主要源於差分走線的如下優勢

1、抗干擾能力強,接收端只關心兩訊號差值,外界的共模雜訊可完全抵消(對內干擾)。

2、有效抑制emi,由於兩訊號線極性相反,通過耦合,對外界的輻射干擾可相互抵消(對外干擾)。

3、時序定位準確,等等。

當然,很多人對差分走線也存在不少誤區,常見的如下:

1、認為差分訊號不需要地平面作為回流路徑,或者認為差分走線彼此為對方提供回流路徑。

2、認為保持等距比匹配線長更重要。

3、認為差分走線一定要靠得很近。

下面就談一下個人在這方面的學習心得。

1、訊號回流

如上圖所示,a、b是乙個高速訊號的差分對,a對應的回流為c,b對應的回流為d。a和b的電流大小相等,方向相反,同理c和d也是如此。當差分訊號a、b之間的距離足夠近的情況下,c、d也是足夠的近,那麼由於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的回流不依賴於回流平面,而是差分線之間實現回流。當然前提條件是c、d足夠近,但是,在實際的應用中,只能實現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過回流平面的。因此,在進行差分走線時,回流平面還是要保證完整,否則容易出問題。

2、強耦合與弱耦合

通常,如果差分線之間的距離很近,回流基本上是經過差分線之間,而很少通過回流平面,那麼稱之為強耦合;否則稱之為弱耦合。

可以說強耦合對回流平面依賴比較低,而弱耦合對回流平面依賴比較高。那麼是不是設計的時候把差分線設計成越近越好呢,也不完全是這樣,因為在實際的pcb設計過程中,為了確保差分線的等長,經常需要把其中的一根線拐彎打折,這樣,對於強耦合來說,阻抗變化的影響就比較大,而對於弱耦合來說,阻抗變化就比較小,此時弱耦合就比較有優勢了。

3、等長問題

講到差分線,肯定會有等長的要求,那麼乙個差分線之間的等長應該控制到什麼程度就比較合理呢,完全等長做不到,也不必要。其實乙個差分線的不等長,就等效於p、n訊號存在相位差,定時誤差變大,其結果就是上公升沿和下降沿變緩或者出現台階,導致穩定部分減少,也就是說,應該根據訊號的速率綜合考慮才對,訊號速率越高,等長要求就越嚴格。

同時要注意的是,差分線二根線之間不等長的累加問題,如乙個差分訊號從乙個單板到另乙個單板的情況下,在本板內部、背板、另乙個單板內部,都可能存在不等長,所以板際的訊號更應該嚴格控制等長。

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