【正文】 有較大的區(qū)別。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。一般來說，差分模式信號攜帶數(shù)據(jù)或有用信號 (信息 )。共模模式是差分模式的負(fù)面效果，并且對電磁兼容性是最麻煩的。 ? 差模輻射 差分模式輻射是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)里的 RF電流回路中電流的流動引起的。對于一個小的環(huán)形接收天線，當(dāng)它在地平面之上的場中工作時 (自由空間不是一個典型環(huán)境 )，這個 RF能量可以近似表示為： 16 2 s263 10 ( ) ( )?? ? ? ? ?E f A I I r差分信號設(shè)計中存在的問題 及其解決方案 輻射傳播可以用一個攜帶 RF干擾電流的小環(huán)形天線來模擬 (圖 23)。當(dāng)信號從源端傳到負(fù)載時，在能量返回系統(tǒng)中一定存在返回電流。一個小回路是一個尺寸比特定頻率下的波長的 1/4還小的回路，這個特定頻率就是在回路中流動的 RF電流的頻率。對于大部分 PCB，一直到幾百 MHz，與頻率對應(yīng)的小尺寸回路都存在。 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。與受影響的接地系統(tǒng)相連的電纜就作為天線，共模輻射 (CM)的場分量。遠(yuǎn)場分量可以描述為 : 其中， L是天線長度； Icm是共模電流； f是頻率； R是距離。 共模電流起源于公共金屬結(jié)構(gòu) (比如電源面和接地面 )中的公共電流。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。當(dāng)返回的電流與它們原來的信號通路不匹配 (比如在平面內(nèi)有裂縫等 )，或者幾個信號有公共返回區(qū)域，共模電流就產(chǎn)生了。由于這些平面具有有限的阻抗，共模電流就在上面建立起瞬時的 RF電壓。這種 RF瞬時電壓在其他導(dǎo)電平面和信號的屏蔽上建立了共模電流。 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。即在源端將問題最小化。 (2) 采用屏蔽雙絞線，用屏蔽層做共模電流的返回路徑。 (3) 通過添加共模扼流器的辦法來增加共模電流路徑的阻抗。 差分信號設(shè)計中存在的問題 及其解決方案 ? 干擾線對差分信號的影響 如果將一根單端傳輸線靠近差分對，那么由于來自動態(tài)單端信號線的耦合，差分對的兩條信號線中都會出現(xiàn)信號電壓。并且差分對中距動態(tài)線較近的那條線中會有較大的噪聲。差分對的耦合度越大，在兩信號線中產(chǎn)生的噪聲越趨于相等，差分噪聲就越少。下圖給出了在遠(yuǎn)端有差分端接，近端是一個典型的低阻抗驅(qū)動器時，不同耦合的微帶線差分線的接收端的差分噪聲。 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?？梢钥闯?，差分線與攻擊線的距離越遠(yuǎn)，耦合到差分線上的噪聲就比近距離下耦合的噪聲稍小一些。 差分噪聲是兩條線上噪聲電平的差值。在圖 ，在弱耦合的被干擾差分線上，差分噪聲大約為 ％，在緊耦合的被干擾差分線上，差分噪聲只有該值的一半。緊耦合大約可將差分噪聲減少到 50％。 受害差分對中的共模噪聲是兩條線上的噪聲電壓的平均值。圖 25示出了因共模信號沒有被端接產(chǎn)生了振鈴和失真，相鄰單端干擾線對差分線在兩種耦合方式下的共模噪聲。 圖 25 共模信號沒有被端接時， 不同耦合的差分線的共模噪聲 差分信號設(shè)計中存在的問題 及其解決方案 從圖中可以看出，當(dāng)差分線的耦合方式改變時，共模噪聲不會受到很大影響。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 ％。 要注意的是，緊耦合會減少差分噪聲，但是會增加共模噪聲。串?dāng)_是在差分對上產(chǎn)生共模噪聲的一種典型方式。即使差分對做到完全對稱，串?dāng)_仍然會導(dǎo)致差分線上產(chǎn)生共模電壓。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。 此外，通常我們使兩條信號線中產(chǎn)生的噪聲越趨于相等，差分噪聲就越少。這通常意味著要使攻擊線距差分對較遠(yuǎn)，并且使差分對緊密耦合。 差分信號設(shè)計中存在的問題 及其解決方案 ? 緊密耦合與非緊密耦合的影響 ? 采用非緊密耦合的好處 — 受害線上的共模電壓噪聲比強(qiáng)耦合時小 — 差分阻抗僅取決于每條單端信號線的阻抗，而與信號線 的間距無關(guān)。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。 ? 采用緊密耦合的好處 — 互連密度最大，電路板的功能密度最大并且板的成本也最 低。 — 受害差分對的差分噪聲比較小。 — 非理想的返回路徑的差分阻抗突變有所減弱。 差分信號設(shè)計中存在的問題 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) ? 和普通單端信號的走線相比，差分信號的優(yōu)勢體現(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) 能有效抑制 EMI，對外輻射的電磁場可以相互抵消，耦合的越緊密，泄放到外界的電磁能量越少。 (3) 時序定位精確。 ? PCB差分信號設(shè)計中幾個常見的誤區(qū) (1) 認(rèn)為差分信號不需要地平面作為回流路徑，或者認(rèn)為差分走線彼此為對方提供回流途徑。 (2) 認(rèn)為保持等間距比匹配線長更重要。 (3) 認(rèn)為差分走線一定要靠得很近。 差分信號設(shè)計中存在的問題 及其解決方案 ? PCB中的差分走線原則 ? 差分線對的設(shè)計規(guī)則 ? 規(guī)則一：兩個信號線必須等長。因為差分信號是大小相等、方 向相反的，如果差分線對的兩條信號線的長度不同， 就有電流流入“地”，產(chǎn)生嚴(yán)重的共模 EMI問題。 ? 規(guī)則二：差分線的布線要緊密。由于 EMI與環(huán)路面積有關(guān)。因此 如果要保證 EMI可控，應(yīng)該將環(huán)路的面積最小化。在 高速環(huán)境中，差分線間的間距越近，走線下方感應(yīng)的 電流環(huán)路面積就越小，對 EMI更好控制。 ? 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。差 分阻抗隨耦合的變化而變化，耦合又隨著線間距的變 化而變化。走線阻抗在整個長度范圍內(nèi)保持恒定是很 重要的，這就意味著耦合在整個長度內(nèi)要保持恒定， 因此走線之間的間隔也要保持不變。