PCBニュース - 差動信号線の配線について

差動信号線ルーティングとルーティング戦略の利点

非常に近接した配線を有する差動信号対もまた、互いに密に結合される. この相互結合はEMI放射を減少させる. 差動線の主な欠点は、それらの領域を増加させることである PCBボード. 差動信号ラインのルーティングのためのルーティング戦略の回路基板設計プロセスの使用を紹介する.

我々が知っているように、信号は信号線に沿ってまたはPCB基板ラインの下で伝送する特性を有する。シングルエンドモードの配線戦略に精通していないかもしれないが、シングルエンドという用語は、差動モードおよびコモンモード信号伝送方法からの信号のこの伝送特性を区別する。今後、後者の2つの信号伝送方法は、通常、より複雑である。

差動モードとコモンモード

差動モードは、一対の信号線を介して伝送される。つの信号ラインは、我々が通常理解する信号を送信します他方の信号線は、等しい値であるが、反対方向（少なくとも理論上）の信号を伝送する。差動およびシングルエンドモードは、すべての信号がループを持っているので、最初に表示されるとき、あまり異なりません。

シングルエンドモードの信号は、通常、ゼロ電圧回路（または接地と呼ばれる）を介して返される。差動信号の各信号は、接地回路を介して返さなければならない。各々の信号対が実際に等しくて、逆にされるので、リターン回路は単に互いを外へキャンセルするので、ゼロ電圧または接地回路上の差動信号のリターンコンポーネントがない。

コモンモードは、信号が（差動）信号線対の2つの信号線に現れるか、またはシングルエンド信号ラインとグラウンドに同時に現れることを意味する。この概念の理解は直感的ではない。なぜなら、そのような信号の生成方法を想像するのは難しいからである。これは主にコモンモード信号を生成しないためである。大部分のコモンモード信号は、仮定条件に従って回路において、生成されるノイズ信号であるかまたは隣接してまたは外部信号源によって、結合した。コモンモード信号は、常にほとんどの場合、一般的なモード信号が出現しないように設計されている。

線のルーティング

通常、差動信号も高速信号であるので、伝送線路1などの信号線を設計する場合には、通常、差動信号の配線に高速設計ルールが適用される。これは、信号線の特性インピーダンスが信号線に沿って連続的かつ一定になるように、信号線の配線を慎重に設計しなければならないことを意味する。

差動ペアのレイアウトとルーティングプロセスでは、差動対の2つのPCBラインが全く同じであることを望みます。これは、実際の用途において、差動対のPCBラインが正確に同じインピーダンスを有し、配線の長さが全く同じであることを保証するために最大の努力をするべきである。差動PCBラインは通常ペアでルーティングされ、それらの間の距離はライン対方向に沿った任意の位置で一定に保たれる。通常の状況下では、差動対の配置とルーティングは常にできるだけ近い。

利点

シングルエンドのシグナルは、常に'リファレンス'レベルの何らかの種類で参照されます. なお、このとき、△△基準は、正電圧または接地電圧であってもよい, 部品のしきい値電圧, または別のどこか他の信号. 一方で, 差動信号は、常に対をなす. 言い換えれば,ある信号線（＋信号）の電圧が別の信号線（-信号）の電圧より高い場合, それから、我々は論理状態を得ることができますそして、前者が後者より低いならば, それから、我々は別の論理状態を得ることができます.以下の利点を有する:

1.タイミングは正確に定義される. これは、制御信号線対の交差点が基準レベルに対する制御信号の絶対電圧値よりも単純であるからである. これは、差動対の等しい長さ配線を正確に実現する必要がある理由の1つである. 信号が同時に差動ペアのもう一方の端に到達できない場合, その後、ソースが提供することができるどんなタイミング制御も大いに妥協されます. 加えて, 差動線の遠端の信号が厳密な意味では等しくないが、逆に, その後、コモンモードノイズが表示されます, これは信号のタイミングとEMI.

2.それは自分自身以外のどんな信号も参照しないので, 信号交差点のタイミングをより厳密に制御できる, 差動回路は、通常、従来のシングルエンド信号回路より高速で動作することができる.

差動回路の動作は、2つの信号線（信号が等しいが反対側）の信号間の差に依存するので、周囲のノイズと比較して、得られる信号は、任意のシングルエンド信号のサイズの2倍である。したがって、他の全ての条件の下では、差動信号は常に高い信号対雑音比を有し、したがって、より高い性能を提供する。

3.差動回路は、差動対上の信号レベル間の差に非常に敏感である。しかし、いくつかの他の参照（特にグラウンド）と比較して、それらは差動線上の絶対電圧値に敏感ではない。比較的に言えば、差動回路は、グラウンドバウンスや他のノイズ信号のような問題には敏感ではないが、コモンモード信号については、それらは全く同じである。あらゆる信号線。

4.また、信号間のEMIおよびクロストーク結合に一定の免疫を有する。一対の配線が非常にコンパクトである場合、任意の外部結合されたノイズは、同じ程度に対する対の各信号線に結合される。したがって、結合されたノイズは「コモンモード」ノイズとなり、差動信号回路はこの信号に完全な耐性を有する。ワイヤ対がツイストペアのように一緒にツイストされると、信号線は結合ノイズに対してより免疫的になる。PCB上の差動信号を簡単にツイストすることは不可能であるので、実際の応用において可能な限り近接して配線を置くことは非常によい方法である。

5.互いに非常に近接して発送される差動信号対もまた、互いに密に結合される。シングル相互接続PCB信号線と比較して、この相互結合はEMI放射を減らすでしょう。差動信号中の各信号線の外部放射は、大きさが同じであるが、反対方向において等しく、したがって、ツイストペアの信号と同じように互いに相殺されることが想像できる。より近くの差動信号がルーティングされ、それらの間の結合がより強くなり、外部EMI放射が小さくなる。

差動回路の主な欠点は、PCBラインの追加である。したがって、差動信号の利点がアプリケーションプロセスで使用できない場合、PCB領域を増加させる価値はない。しかし、設計された回路の性能に大きな改善がある場合、増加した配線領域に支払われる価格はそれの価値がある。

これらは、差動信号線の配線と配線戦略の利点です。IPCBはPCBメーカーとPCB製造技術も提供しています。