PCBニュース - 差動信号のレイアウト要件

高速の設計で PCB, 差動信号はますます広く使われている, 主に通常のシングルエンド信号ルーティングと比較して, 差動信号 利点強い干渉能力のs, 効果的EMI抑制とタイミング位置決め. As a (quasi) PCB設計 エンジニア, 我々は確かに差動信号を完全に理解する必要がある!

差動信号に関しては、厳密に言えば、1つの電圧が常に別の電圧に対して相対的であるので、全ての電圧信号は「差動」である。しかし、多くの場合、電圧基準点として「グランド」を使用して別の電圧値を測定する。この信号をシングルエンド信号と呼ぶ。「グランド」と比較するので、PCB上のシングルエンド信号の性能は通常1トラックしかない。

差動信号とは？つの信号線と1つの接地線の従来の実施とは異なり、差動伝送は両方のライン上の信号を伝送する。つの信号の振幅は等しく、位相差は180度であり、極性は反対である。これら2系統の信号は差動信号である。

差動信号の利点と欠点

利点

強い干渉防止能力。一般的に、干渉ノイズは2つの信号線に均等に同時にロードされ、その差は0であり、信号の論理的意味に影響を与えない。

電磁干渉（EMI）を効果的に抑制することができる。つのワイヤが近接しており、信号振幅が等しいので、2本のワイヤと接地線との間の結合電磁界の振幅も等しくなる。同時に、それらの信号極性は逆であり、それらの電磁場は互いに相殺する。したがって、外界への電磁妨害も小さい。

タイミングポジショニングは正確です。差動信号の受信端は、2ラインの信号振幅の差が正負にジャンプする点であり、論理0／1ジャンプを判定する点として用いられる。共通のシングルエンド信号は、しきい値電圧を信号論理0／1のジャンプポイントとし、信号振幅電圧に対するしきい値電圧の比率に大きく影響されるので、低振幅信号には適しない。

ショート

回路基板の面積が非常にきつく場合、シングルエンド信号は1つの信号線のみを有することができ、接地線はグランドプレーンを通過し、一方、差動信号は同じ長さ、幅、近接、および同じレベルで2つのラインを通過しなければならない。チップのピン間隔が1つの配線を通過することができるほど小さいときに、これはしばしば起こる。

差動信号配線要件

で PCB回路基板, 差動ルーティングは、等しい長さの2つのワイヤーでなければなりません, 等しい幅, 近接と同じレベルで.

等しい長さ：等しい長さは2つの線の長さが2つの差動信号がいつでも反対の極性を維持するのを確実にするのに可能な限り長くなければならないことを意味します。コモンモードコンポーネントを減らす。

等しい幅と等しい距離：等しい幅は、2つの信号のルーティング幅が一貫していなければならないことを意味します、そして、等しい距離は2つの線の間隔が変わらず、平行であるべきであることを意味します。

より近い差動線は互いに接続され、ループ面積が小さくなり、ルーティング下の誘導電流のループ面積が小さくなる。EMIコントロールにも最適です。

異なる配線間のインピーダンス、ビアおよび他の違いが差動モード伝送の効果を減らして、コモンモードノイズを導入するので、微分ルーティングは同じボード・レイヤーにあることを必要とする。

注意：PCB配線規則では、まず「キー信号線」の原理、すなわち電源、シミュレーション信号、高速信号、クロック信号、差動信号、同期信号等のキー信号が最初に配線される。