PCB新聞 - PCB差分訊號設計中的常見誤解。

誤解1：人們認為差分訊號不需要接地層作為返回路徑, 或者差分記錄道為彼此提供了返回路徑. 造成這種誤解的原因是他們被表面現象所迷惑, 或者高速訊號傳輸機制不够深入. 從圖1-8-15中接收端的結構來看, 可以看出，電晶體Q3和Q4的發射極電流相等且相反, and their currents at the ground exactly cancel each other (I1=0), 囙此，差分電路是類似的反彈和其他雜訊訊號，可能存在於電源和接地層是不敏感的. 接地層的部分回波抵消並不意味著差分電路不使用基準面作為訊號回波路徑. 事實上, 在訊號返回分析中, 差動接線和普通單端接線的機理相同, 那就是, 高頻訊號總是沿著電感最小的回路回流, 最大的區別是除了對地的耦合之外, 差動線路也具有相互耦合. 哪種耦合很强, 哪一條成為主要的返回路徑. 圖1-8-16是單端訊號和差分訊號的地磁場分佈示意圖.

在裡面 PCB電路設計, 差分記錄道之間的耦合通常很小, 通常僅占耦合度的10%到20%, 更重要的是與地面的耦合, 所以微分軌跡的主返回路徑仍然存在於地平面上 . 當地平面不連續時, 差分記錄道之間的耦合將在沒有基準面的區域中提供主返回路徑, 如圖1-8-17所示. 雖然基準面的不連續性對微分軌跡的影響不如普通單端軌跡嚴重, 它仍然會降低差分訊號的質量並新增EMI, 應盡可能避免. 一些設計人員認為，可以移除差分軌跡下的基準面，以抑制差分傳輸中的一些共模訊號. 然而, 這種方法在理論上是不可取的. 如何控制阻抗? 不為共模訊號提供接地阻抗回路將不可避免地導致EMI輻射. 這種做法弊大於利.

誤解2：人們認為保持等間距比匹配線長度更重要. 在實際中 PCB佈局, 通常不可能同時滿足差速器設計的要求. 由於引脚分佈的存在, 過孔, 和佈線空間, 線路長度匹配的目的必須通過適當的繞組來實現, 但結果必然是差分對的某些區域不能平行. 現在我們該怎麼辦? 哪種選擇? 得出結論之前, 讓我們看一下以下類比結果.

從以上類比結果來看, 方案1和方案2的波形幾乎一致, 也就是說, 不等間距造成的影響最小. 相比之下, 線路長度不匹配對定時的影響要大得多. (（方案3）). 從理論分析, 儘管不一致的間距會導致差分阻抗變化, 因為差分對本身之間的耦合並不顯著, 阻抗變化範圍也很小, 通常在10%以內, 這只相當於一次通過. 孔引起的反射不會對訊號傳輸產生顯著影響. 一旦線路長度不匹配, 除了定時偏移, 在差分訊號中引入共模分量, 這會降低訊號質量並新增EMI.

可以說，PCB差分跡線設計中最重要的規則是匹配線長度, 其他規則可根據設計要求和實際應用靈活處理.

誤解3：認為差動接線必須非常接近. 保持差分軌跡接近無非是為了增强它們的耦合, 這不僅可以提高對雜訊的免疫力, 而且還充分利用磁場的相反極性來抵消對外界的電磁干擾. 儘管這種方法在大多數情况下非常有益, 它不是絕對的. 如果我們能確保它們完全免受外部干擾, 然後我們不需要使用强耦合來實現抗干擾. 以及抑制電磁干擾的目的. 我們如何確保差分記錄道的良好隔離和遮罩? 新增與其他訊號軌跡的間距是最基本的方法之一. 電磁場能量隨距離的平方而减小. 通常地, 當行距超過線寬的4倍時, 它們之間的干擾非常弱. 可以忽略. 此外, 接地層隔離也能起到良好的遮罩作用. This structure is often used in high-frequency (above 10G) IC package PCB設計. 它被稱為共面波導結構, 可以確保嚴格的差分阻抗. Control (2Z0).

差分記錄道也可以在不同的訊號層中運行, 但通常不建議使用這種方法, 因為不同層產生的阻抗和通孔的差异將破壞差模傳輸的效果，並引入共模雜訊. 此外, 如果相鄰兩層不緊密耦合, 這將降低微分軌跡抵抗雜訊的能力, 但是如果你能與周圍的痕迹保持適當的距離, 串擾不是問題. At general frequencies (below GHz), 電磁干擾不會是一個嚴重的問題. 實驗表明，距離差分軌跡500密耳處的輻射能量衰减在3米處達到60dB, 這足以滿足FCC電磁輻射標準, 囙此，設計者不必太擔心差動線路耦合不足引起的電磁不相容.

以上介紹了PCB差分訊號設計中常見的誤解. Ipcb也提供給 PCB製造商 和PCB製造技術.