【正文】 ? 規(guī)則三：走線之間的間隔必須在整個長度范圍內(nèi)保持恒定。 (2) 認為保持等間距比匹配線長更重要。從而減小了對信號線的限制，使電路板的布板約束和版圖設(shè)計更容易。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 ％。 圖 24 不同耦合差分線的差分噪聲 差分信號設(shè)計中存在的問題 及其解決方案 在圖 24中，緊耦合時的線間距等于線寬，弱耦合時的線間距是線寬的 2倍。 cm?E fI L R差分信號設(shè)計中存在的問題 及其解決方案 ? 減小雙絞線上共模電流輻射的三種方法 (1) 將差分對之間的不對稱和驅(qū)動器之間的錯位降到最低，從而使差分信號到共模信號的轉(zhuǎn)化降到最低限度。 圖 23 電路組成部分之間的環(huán)路區(qū)域 差分信號設(shè)計中存在的問題 及其解決方案 ? 共模輻射 共模輻射是由于在電路設(shè)計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的參考地面高。如果給定一對導(dǎo)線或走線、一個返回參考源，那么這兩種模式中的一種將存在，通常是都存在的。圖 21和 22分別反映的就是共模信號在遠端未被端接與被端接兩種情況下電壓信號與差分信號及共模信號的關(guān)系。此時每條信號線的特性阻抗被稱 為奇模特性阻抗，簡稱為奇模阻抗。當?shù)仄矫姘l(fā)生不連續(xù)的時候，無參考平面的區(qū)域，差分走線之間的耦合才會提供主要的回流通絡(luò)，盡管參考平面的不連續(xù)對差分走線的影響沒有對普通的單端走線來的嚴重，但還是會降低差分信號的質(zhì)量，增加 EMI。下圖示出了平面間距增加時，信號線與平面間單端特性阻抗和兩信號線間差分阻抗的變化。當屏蔽層距雙絞線線非常近時，兩條雙絞線偏離中心軸的位置將導(dǎo)致它們在屏蔽層中的返回電流分布稍有不同。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。 圖 14 減小兩線的間距時 50歐姆帶狀線的差分阻抗變化情況 差分信號的阻抗分析與計算 ? 返回電流分布對阻抗的影響 當差分對的兩信號線間距比較大時，兩線間的耦合度比較小，在這種情況下，如果用差分信號來驅(qū)動它們，除了信號線中會出現(xiàn)電流外，返回平面中也會出現(xiàn)與之大小相等，方向相反的電流。 圖 給出了這三種情況下，信號線 1的單端特性阻抗隨兩信號線間距的變化情況。這個變化的電壓將是線 1與其回路上電壓的兩倍，即V12 = 2V11。特性阻抗與 C11呈反比關(guān)系： 式中， Z0為線上的特性阻抗； C11為信號線與返回通路之間的電容。下圖所示為單位長度上環(huán)路自感 L11的變化和單位長度上環(huán)路互感 L12隨兩線的邊緣舉例的變化。 圖 10 差分對遠端接收到的差分信號 差分信號的阻抗分析與計算 ? 耦合時的差分阻抗 當兩條帶狀線相距越來越近時，它們邊緣的電場和磁場會重疊，二者之間的耦合程度也會越來越強。這種多次反射就會產(chǎn)生噪聲，影響信號質(zhì)量。這個定義是計算差分阻抗的基礎(chǔ)，其微妙之處在于怎樣定義信號的電壓和電流。所以要想發(fā)揮二極管終端匹配技術(shù)的這種優(yōu)勢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保持信號的完整性。 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)，由兩個肖特基二極管組成。對于 AC 終端匹配來說，電阻 R 的值必須同傳輸線的特征阻抗 Z0 的值匹配才能消除信號的反射，而電容的值的挑選卻十分復(fù)雜。當 R1 和 R2 的并聯(lián)同信號線的特征阻抗 Z0 匹配時可以加強驅(qū)動器的扇出能力。 圖 4 并聯(lián)終端匹配 阻抗匹配 ? 優(yōu)點：并聯(lián)終端匹配的優(yōu)勢是這種類型的終端匹配方式僅需要一個額外的元器件。比如電源 電壓為＋ CMOS驅(qū)動器，在低電平時典型的輸出阻抗為37Ω，在高電平時典型的輸出阻抗為 45Ω； TTL驅(qū)動器和 CMOS驅(qū)動一樣，其輸出阻抗會隨信號的電平大小變化而變化。 在串行連接終端匹配技術(shù)中，由于信號會在傳輸線、串行連接匹配電阻以及驅(qū)動器的阻抗之間實現(xiàn)信號電壓的分配，因而加在傳輸線上的電壓只有信號電壓的一半。 圖 2 阻抗計算 阻抗匹配 ? 阻抗匹配是指信號源或者傳輸線跟負載之間的一種合適的搭配方式。 一個傳輸線的微分線段可以用等效電路描述如下： 圖 1 傳輸線阻抗等效電路 阻抗匹配 傳輸線的等效電路是由無數(shù)個微分線段的等效電路串聯(lián) 。阻抗匹配的技術(shù)可以說是豐富多樣，但是在具體的系統(tǒng)中怎樣才能比較合理的應(yīng)用，需要衡量多個方面的因素。 相對并聯(lián)匹配來說，串聯(lián)匹配不要求信號驅(qū)動器具有很大的電流驅(qū)動能力。在數(shù)字電路的設(shè)計中，返回通路上吸收的電流通常都大于電源上提供的電流。 阻抗匹配 ? 戴維南終端匹配技術(shù) 戴維南終端匹配技術(shù)也叫做雙終端匹配技術(shù)，它采用兩個電阻 R1 和R2 來實現(xiàn)終端匹配。因而不適用于電池供電系統(tǒng)等對功耗要求高的系統(tǒng)。 ? 缺點： AC 終端匹配技術(shù)的一個缺點是信號線上的數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)時間上的抖動，這取決于在此之前的數(shù)據(jù)模式。 圖 7 肖特基二極管終端匹配 阻抗匹配 ? 二極管器件作為終端匹配元件時對于信號的性能具有很重要的作用。 dif f 1 2??V V Vc o m m 1 21 ()2??V V V差分線的基本概念 ? 差分對和差分阻抗 ? 差分對 差分對是指一對存在耦合的傳輸線，每條線都可以用簡單的單端傳輸線。根據(jù)阻抗的定義，差分信號的阻抗為 : 式中， Zdiff為差分阻抗； Vdiff為電壓差或差分信號變化； Ione為流入一條信號線后從其回路流出的電流； Vone為一條信號線與相鄰返回通路的電壓； Z0為單條線的單端特性阻抗。對差分信號來說，信號線末端的端接電阻和差分對的阻抗是相同的，這將會消除反射。下圖所示為單位長度上負載電容 CL、單位長度對角電容 C11及耦合電容C12的變化情況。下圖所示為當兩條 50歐姆、 5 mil的 FR4帶狀線間的間距變化時相對互容和相對互感的隨線距的變化，即相對電容耦合與相對電感耦合的比值，如何隨間隔的變化而變化。 0 111?ZC0 11 12 L11???Z C C C差分信號的阻抗分析與計算 2） 第二條走線也被驅(qū)動并且信號與線 1相反，例如線 1上的信號從 0 V上升到 1 V，線 2上的信號從 0 V下降到 1 V。如果信號線 2被固定在 0電位，則阻抗接近于無耦合時的值。圖 14示出了兩線間距減小時差分阻抗的變化情況。此時返回路徑導(dǎo)體的存在對差分阻抗產(chǎn)生不了任何影響。雙絞線的間距取決于絕緣層的厚度。此時，平面的存在會影響到差分阻抗。此