【正文】 阻抗 Z0 的值匹配才能消除信號(hào)的反射，而電容的值的挑選卻十分復(fù)雜。 圖 6 AC終端匹配 阻抗匹配 ? 優(yōu)點(diǎn)： AC 終端匹配技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于終端匹配電容阻斷了直流通路，因此節(jié)省了可觀的功率消耗，同時(shí)恰當(dāng)?shù)剡x取匹配電容的值，可以確保負(fù)載端的信號(hào)波形接近理想的方波，同時(shí)信號(hào)的過(guò)沖與下沖又都很小。 阻抗匹配 ? 肖特基二極管終端匹配技術(shù) 肖特基二極管終端匹配技術(shù)也稱之為二極管終端匹配技術(shù)，由兩個(gè)肖特基二極管組成。由于能量會(huì)通過(guò)二極管到電源和二極管到地的消耗，信號(hào)的反射會(huì)逐漸衰減，能量的損耗限制了信號(hào)反射的幅度，以維持信號(hào)的完整性。所以要想發(fā)揮二極管終端匹配技術(shù)的這種優(yōu)勢(shì)可以采用具有較小的 TON、 VF 和 TRR 的二極管作為終端匹配元件來(lái)保持信號(hào)的完整性。其中， V V2分別是信號(hào)線 1和信號(hào)線 2相對(duì)于共用返回路徑的信號(hào)電壓。這個(gè)定義是計(jì)算差分阻抗的基礎(chǔ)，其微妙之處在于怎樣定義信號(hào)的電壓和電流。它的電壓是每條信號(hào)線上電壓的兩倍： 2 Vone。這種多次反射就會(huì)產(chǎn)生噪聲，影響信號(hào)質(zhì)量。 圖 9 差分電路和差分線對(duì)的遠(yuǎn)端接收信號(hào) 差分信號(hào)的阻抗分析與計(jì)算 消除反射的一種方法就是在兩條信號(hào)線的末端跨接一個(gè)端接電阻來(lái)匹配差分阻抗。 圖 10 差分對(duì)遠(yuǎn)端接收到的差分信號(hào) 差分信號(hào)的阻抗分析與計(jì)算 ? 耦合時(shí)的差分阻抗 當(dāng)兩條帶狀線相距越來(lái)越近時(shí)，它們邊緣的電場(chǎng)和磁場(chǎng)會(huì)重疊，二者之間的耦合程度也會(huì)越來(lái)越強(qiáng)。但是，負(fù)載電容 CL = C11+ C12改變不大。下圖所示為單位長(zhǎng)度上環(huán)路自感 L11的變化和單位長(zhǎng)度上環(huán)路互感 L12隨兩線的邊緣舉例的變化。當(dāng)間距大于 15 mil時(shí)，相對(duì)耦合減小至 1%，基本可忽略不計(jì)。特性阻抗與 C11呈反比關(guān)系： 式中， Z0為線上的特性阻抗； C11為信號(hào)線與返回通路之間的電容。驅(qū)動(dòng)線的特性阻抗和驅(qū)動(dòng)線上單位長(zhǎng)度的電容有關(guān)： 當(dāng)兩條信號(hào)線越靠越近時(shí)，線 1的阻抗將減小，但減小幅度不到 1%。這個(gè)變化的電壓將是線 1與其回路上電壓的兩倍，即V12 = 2V11。此時(shí)流經(jīng)信號(hào)線 1的電流為： 由上面的分析可知，當(dāng)?shù)诙l臨近信號(hào)線存在時(shí)，信號(hào)線 1的特性阻抗不是一個(gè)特定的值，這個(gè)值還取決于臨近信號(hào)線的驅(qū)動(dòng)情況。 圖 給出了這三種情況下，信號(hào)線 1的單端特性阻抗隨兩信號(hào)線間距的變化情況。正如上面所提到的，此時(shí)每條線的阻抗將因?yàn)楸舜说鸟詈隙鴾p小，而差分阻抗仍是每條線特性阻抗的兩倍。 圖 14 減小兩線的間距時(shí) 50歐姆帶狀線的差分阻抗變化情況 差分信號(hào)的阻抗分析與計(jì)算 ? 返回電流分布對(duì)阻抗的影響 當(dāng)差分對(duì)的兩信號(hào)線間距比較大時(shí)，兩線間的耦合度比較小，在這種情況下，如果用差分信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)它們，除了信號(hào)線中會(huì)出現(xiàn)電流外，返回平面中也會(huì)出現(xiàn)與之大小相等，方向相反的電流。 對(duì)一對(duì)共用返回導(dǎo)體的單端傳輸線來(lái)說(shuō)，如果返回導(dǎo)體距信號(hào)線足夠遠(yuǎn)，那么差分信號(hào)的返回導(dǎo)體電流分布就會(huì)相互重疊，相互抵消。則返回平面上有明顯電流的分布，平面的存在影響了差分阻抗。如下圖所示： 圖 15 不同距離時(shí)邊緣耦合微帶線的單端阻抗和差分阻抗變化 差分信號(hào)的阻抗分析與計(jì)算 ? 雙絞線電纜 對(duì)屏蔽雙絞線來(lái)說(shuō)，每條信號(hào)線的返回路徑都是屏蔽層。當(dāng)屏蔽層距雙絞線線非常近時(shí)，兩條雙絞線偏離中心軸的位置將導(dǎo)致它們?cè)谄帘螌又械姆祷仉娏鞣植忌杂胁煌?。?dāng)兩個(gè)參考平面互相靠近并且傳輸線由差分信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)參考平面內(nèi)也會(huì)出現(xiàn)各自獨(dú)立的明顯的返回電流。下圖示出了平面間距增加時(shí)，信號(hào)線與平面間單端特性阻抗和兩信號(hào)線間差分阻抗的變化。這種情況下平面影響不了差分信號(hào)，將它移走不會(huì)影響到差分阻抗。當(dāng)?shù)仄矫姘l(fā)生不連續(xù)的時(shí)候，無(wú)參考平面的區(qū)域，差分走線之間的耦合才會(huì)提供主要的回流通絡(luò)，盡管參考平面的不連續(xù)對(duì)差分走線的影響沒(méi)有對(duì)普通的單端走線來(lái)的嚴(yán)重，但還是會(huì)降低差分信號(hào)的質(zhì)量，增加 EMI。有兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)端接 —— T型結(jié)構(gòu)和 Π 型結(jié)構(gòu)。此時(shí)每條信號(hào)線的特性阻抗被稱 為奇模特性阻抗，簡(jiǎn)稱為奇模阻抗。例如：差分線的不對(duì)稱、驅(qū)動(dòng)器端的偏斜、兩種差分驅(qū)動(dòng)器跳變時(shí)的錯(cuò)位等等。圖 21和 22分別反映的就是共模信號(hào)在遠(yuǎn)端未被端接與被端接兩種情況下電壓信號(hào)與差分信號(hào)及共模信號(hào)的關(guān)系。 (3) 很小的驅(qū)動(dòng)器錯(cuò)位都能產(chǎn)生明顯的共模信號(hào)。如果給定一對(duì)導(dǎo)線或走線、一個(gè)返回參考源，那么這兩種模式中的一種將存在，通常是都存在的。對(duì)于一個(gè)小的環(huán)形接收天線，當(dāng)它在地平面之上的場(chǎng)中工作時(shí) (自由空間不是一個(gè)典型環(huán)境 )，這個(gè) RF能量可以近似表示為： 16 2 s263 10 ( ) ( )?? ? ? ? ?E f A I I r差分信號(hào)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題 及其解決方案 輻射傳播可以用一個(gè)攜帶 RF干擾電流的小環(huán)形天線來(lái)模擬 (圖 23)。 圖 23 電路組成部分之間的環(huán)路區(qū)域 差分信號(hào)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題 及其解決方案 ? 共模輻射 共模輻射是由于在電路設(shè)計(jì)之外的電壓降造成的，該電壓降導(dǎo)致電路的一些接地的電壓比真實(shí)的參考地面高。其典型的發(fā)生條件是電流從導(dǎo)電平面內(nèi)意料之外的通路流過(guò)。 cm?E fI L R差分信號(hào)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題 及其解決方案 ? 減小雙絞線上共模電流輻射的三種方法 (1) 將差分對(duì)之間的不對(duì)稱和驅(qū)動(dòng)器之間的錯(cuò)位降到最低，從而使差分信號(hào)到共模信號(hào)的轉(zhuǎn)化降到最低限度。 差分信號(hào)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題 及其解決方案 ? 干擾線對(duì)差分信號(hào)的影響 如果將一根單端傳輸線靠近差分對(duì)，那么由于來(lái)自動(dòng)態(tài)單端信號(hào)線的耦合，差分對(duì)的兩條信號(hào)線中都會(huì)出現(xiàn)信號(hào)電壓。 圖 24 不同耦合差分線的差分噪聲 差分信號(hào)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題 及其解決方案 在圖 24中，緊耦合時(shí)的線間距等于線寬，弱耦合時(shí)的線間距是線寬的 2倍。緊耦合大約可將差分噪聲減少到 50％。緊耦合方式下 (線間距等于線寬 )，共模噪聲大約為 ％；弱耦合方式下 (線間距等于線寬的 2倍 )，共模噪聲大約為 ％。這就是為什么要在外接雙絞線電纜中加入共模扼流器的重要原因。從而減小了對(duì)信號(hào)線的限制，使電路板的布板約束和版圖設(shè)計(jì)更容易。 差分信號(hào)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題 及其解決方案 ? PCB中的差分走線原則 ? PCB中差分線布線的誤區(qū) ? 和普通單端信號(hào)的走線相比，差分信號(hào)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在 (1) 抗干擾能力強(qiáng)，外界的共模噪聲可以被完全抵消。 (2) 認(rèn)為保持等間距比匹配線長(zhǎng)更重要。 ? 規(guī)則二：差分線的布線要緊密。 ? 規(guī)則三：走線之間的間隔必須在整個(gè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)保持恒