PCB新聞 - 差動訊號的佈局要求

在高速的設計中 印刷電路板, 差分訊號的應用越來越廣泛, 主要是因為與普通單端訊號路由相比, 差分訊號具有 有利條件抗干擾能力强, 有效的EMI抑制和定時定位. As a (quasi) 印刷電路板設計 工程師, 我們當然需要完全理解微分訊號!

關於差分訊號，嚴格來說，所有電壓訊號都是“差分”的，因為一個電壓總是相對於另一個電壓。 但在大多數情况下，我們將使用“接地”作為電壓參考點來量測另一個電壓值。 該訊號稱為單端訊號。 由於與“接地”相比，印刷電路板上單端訊號的效能通常只有一個磁軌。

什麼是差分訊號？ 與一條訊號線和一條地線的傳統做法不同，差分傳輸在兩條線路上傳輸訊號。 兩個訊號的振幅相等，相位差為180度，極性相反。 這兩條線路上傳輸的訊號是差分訊號。

差分訊號的優缺點

有利條件

抗干擾能力强。 通常，干擾雜訊將同時均勻地加載在兩條訊號線上，差值為0，即雜訊不會影響訊號的邏輯意義。

. 它可以有效地抑制電磁干擾（EMI）。 由於兩根導線靠得很近，訊號幅值相等，囙此兩根導線與地線之間的耦合電磁場幅值也相等。 同時，它們的訊號極性相反，它們的電磁場會相互抵消。 囙此，對外界的電磁干擾也很小。

定時定位準確。 差分訊號的接收端是兩條線路上的訊號幅度之差正跳和負跳的點，用作判斷邏輯0/1跳的點。 普通單端訊號以閾值電壓作為訊號邏輯0/1的跳轉點，受閾值電壓與訊號幅值電壓之比的影響較大，囙此不適用於低幅值訊號。

缺點

如果電路板的區域很緊，單端訊號只能有一條訊號線，地線穿過接地層，而差分訊號必須穿過兩條長度、寬度、接近度和水准度相同的線。 當晶片的引脚間距很小，只能通過一條佈線時，通常會發生這種情況。

差動訊號接線要求

上 印刷電路板電路板, 差分佈線必須是兩根長度相等的導線, 等寬度, 近距離且在同一水平面上.

等長：等長意味著兩條線的長度應盡可能長，以確保兩個差分訊號始終保持相反的極性。 减少共模組件。

等寬等距：等寬意味著兩個訊號的佈線寬度需要一致，等距意味著兩條線之間的間距應該保持不變且平行。

差動線之間距離越近，回路面積越小，佈線下感應電流的回路面積越小。 這也有利於EMI控制。

差分佈線要求在同一電路板層上，因為不同層之間的阻抗、過孔和其他差异將减少差分模式傳輸的影響，並引入共模雜訊。

提醒：印刷電路板佈線規則中有“關鍵訊號線優先”的原則，即電源、類比信號、高速訊號、時鐘訊號、差分訊號、同步訊號等關鍵訊號優先佈線。