【正文】 。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。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。由于 EMI與環(huán)路面積有關(guān)。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)生嚴重的共模 EMI問題。 (3) 認為差分走線一定要靠得很近。 ? PCB差分信號設(shè)計中幾個常見的誤區(qū) (1) 認為差分信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途徑。 (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。 — 非理想的返回路徑的差分阻抗突變有所減弱。 ? 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。 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)。 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。即使差分對做到完全對稱，串擾仍然會導(dǎo)致差分線上產(chǎn)生共模電壓。 要注意的是，緊耦合會減少差分噪聲，但是會增加共模噪聲。 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，當差分線的耦合方式改變時，共模噪聲不會受到很大影響。 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。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?？梢钥闯?，差分線與攻擊線的距離越遠，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。下圖給出了在遠端有差分端接，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。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。 (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。即在源端將問題最小化。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。當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。 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。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。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。當信號從源端傳到負載時，在能量返回系統(tǒng)中一定存在返回電流。 ? 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。一般來說，差分模式信號攜帶數(shù)據(jù)或有用信號 (信息 )。共模電流和差模電流都決定了傳播的 RF能量的大小，在兩者之間有較大的區(qū)別。這就是要使所有非對稱降到最小的原因。將錯位保持在最小限度的一個重要原因，是保證差分信號向共模信號轉(zhuǎn)換最小。 圖 21 差分信號端接共模信號開路時 電壓信號與差分信號及共模信號的關(guān)系 圖 22 共模信號和差分信號都被端接時 遠端的電壓信號與差分信號及共模信號的關(guān)系 差分信號設(shè)計中存在的問題 及其解決方案 ? 需要注意的幾點 (1) 微帶線或帶狀線中的不對稱、錯位引起的失真與線間的耦合度無關(guān)，它可以發(fā)生在無耦合或緊耦合的兩條線之間。并且，由于各種不對稱的因素存在，使得不管共模信號在遠端是否被端接，都會有共模信號產(chǎn)生，從而導(dǎo)致 EMI。下面兩圖分別反映了差分驅(qū)動器跳變時的錯位以及差分線的不對稱（一條走線比另一條多了一個容性負載）的情況下對差分信號質(zhì)量的影響。 ? 差分阻抗與奇模阻抗、共模阻抗與偶模阻抗 — 差分阻抗與奇模阻抗的關(guān)系 差分阻抗是奇模阻抗的 2倍： — 共模阻抗與偶模阻抗的關(guān)系 共模阻抗是偶模阻抗的 1/2： dif f od d2??ZZe v e n e v e n e v e nc o m m e q u i ve v e n e v e n 2?? ? ??Z Z ZZZ ZZ差分信號設(shè)計中存在的問題 及其解決方案 ? 差分信號的錯位與失真 如果某些因素使得差分線中的一條受到影響而另一條未受到影響，差分信號就會失真，使得部分差分信號轉(zhuǎn)換為共模信號。 — 偶模阻抗： 當共模信號加到差分對上，它將使差分信號處 于偶模狀態(tài)。 共模阻抗： Zm= Zo （ 1＋ k） 就是說，在共模信號時，實際阻抗會比相同條件下的單線阻抗高 dif f od d2??ZZ差分信號設(shè)計中存在的問題 及其解決方案 ? 奇模狀態(tài)與偶模狀態(tài)的影響 ? 奇模阻抗與偶模阻抗 — 奇模阻抗： 當差分信號加到差分對上，它將使差分對處于 奇模狀態(tài)。 圖 18 差分對的 型端接和 T型端接結(jié)構(gòu) (可以同時端接差分信號和共模信號 ) 差分信號設(shè)計中存在的問題 及其解決方案 ? 奇模狀態(tài)與偶模狀態(tài)的影響 ? 共模阻抗 為了克服反射，在每根差分線上加的終端匹配電阻應(yīng)為奇模阻抗 Zodd，而不是 Zo。減小反射的一種方法就是在差分對末端加上一個與差分匹配阻抗的電阻性阻抗。 差分信號設(shè)計中存在的問題 及其解決方案 ? 差分線的端接 當差分信號到達開路終端時，將會受到一個很大的阻抗并反射回來。在 PCB電路設(shè)計中，一般差分走線之間的耦合較小，往往只占 10~20%的耦合度，更多的還是對地的耦合，所以差分走線的主要回流路徑還是存在于地平面。此時第一條線的返回電流可以看成由第二條信號線來傳送。而當兩信號線間的耦合度遠大于信號線與返回平面間的耦合度時，平面中的大部分返回電流會疊加、抵消。 圖 17 平面間距增加時信號線與平面間的 單端特性阻抗和兩信號線間差分阻抗的變化 差分信號的阻抗分析與計算 ? 小結(jié)： 上述三種典型的情況說明了差分對一個非常重要的性質(zhì)：當信號線與返回平面間的耦合度大于兩信號線間的耦合度時，返回路徑平面中將會出現(xiàn)明顯的返回電流。此時平面的影響可以忽略。此時，平面的存在會影響到差分阻抗。 圖 16 屏蔽體的半徑增大時單端雙絞線與屏蔽層間的 單端特性阻抗和雙絞線的差分阻抗的變化情況