PCB科技 - 電路板中PCB佈線的優勢

佈線非常緊密的差分訊號對也將彼此緊密耦合. 這種相互耦合將减少EMI發射. 在裡面 PCB佈局, 差分訊號線的主要缺點是它們新增了PCB的面積. 本文介紹了電路板設計過程中採用的差分訊號線佈線的佈局策略.

眾所周知，訊號具有沿訊號線或PCB線下傳輸的特性。 儘管我們可能不熟悉單端模式佈線策略，但術語單端將訊號的這種傳輸特性與差模和共模訊號傳輸方法區分開來。 在未來，後兩種訊號傳輸方法通常更複雜。

差模和共模

差模訊號通過一對訊號線傳輸。 一條訊號線傳輸我們通常理解的訊號； 另一條訊號線傳輸值相等但方向相反的訊號（至少在理論上）。 差模和單端模第一次出現時差別不大，因為所有訊號都有環路。

單端模式下的訊號通常通過零電壓電路（或稱為接地）返回。 差分訊號中的每個訊號必須通過接地電路返回。 由於每個訊號對實際上是相等和反向的，返回電路只是相互抵消，囙此零電壓或接地電路上不會有差分訊號的返回分量。

共模是指訊號出現在（差分）訊號線對的兩條訊號線上，或同時出現在單端訊號線和接地上。 對這個概念的理解並不直觀，因為很難想像如何生成這樣的訊號。 這主要是因為我們通常不會產生共模訊號。 大多數共模訊號是根據假設條件在電路中產生的或由相鄰或外部信號源耦合的雜訊訊號。 共模訊號幾乎總是“有害的”，許多設計規則旨在防止共模訊號出現。

差分訊號線的佈線

通常（除某些例外）差分訊號也是高速訊號，囙此高速設計規則通常適用於差分訊號的路由，尤其是在設計訊號線（如傳輸線1）時。 這意味著我們必須仔細設計訊號線的佈線，以確保訊號線的特性阻抗沿訊號線連續且恒定。

在差分對的佈局和佈線過程中，我們希望差分對中的兩條PCB線完全相同。 這意味著在實際應用中，應盡最大努力確保差分對中的PCB線具有完全相同的阻抗，並且接線長度完全相同。 差分PCB線路通常成對佈線，它們之間的距離在線路對方向的任何位置保持恒定。 在正常情况下，差分對的放置和路由總是盡可能接近。

在裡面 PCB設計, 差分訊號的優勢

單端訊號總是指某種“參攷”電平。 該“參攷”電平可以是正電壓或接地電壓、設備的閾值電壓或其他地方的另一個訊號。 另一方面，差分訊號總是指差分對的另一側。 換句話說，如果一條訊號線（+訊號）上的電壓高於另一條訊號線（-訊號）上的電壓，那麼我們可以得到邏輯狀態； 如果前者低於後者，那麼我們可以得到另一個邏輯狀態，見圖1。

差分訊號具有以下優點：1。 由於控制訊號線對的交點比控制訊號相對於參攷電平的絕對電壓值簡單，囙此精確定義了定時。 這也是需要準確實現差分對等長佈線的原因之一。 如果訊號不能同時到達差分對的另一端，則信源可以提供的任何定時控制都將受到很大影響。 此外，如果差分線遠端的訊號在嚴格意義上不相等，而是相反，則會出現共模雜訊，這將導致訊號定時和電磁干擾問題。 2、由於差分訊號不指除其自身以外的任何訊號，並且可以更嚴格地控制訊號交叉點的定時，囙此差分電路通常可以比傳統單端訊號電路工作更高的速度。

由於差分電路的操作取決於兩條訊號線上的訊號差（它們的訊號相等但相反），與周圍雜訊相比，獲得的訊號是任何單端訊號的兩倍。 囙此，在所有其他條件相同的情况下，差分訊號始終具有更高的信噪比，從而提供更高的效能。

差分電路對差分對上的信號電平之間的差异非常敏感。 但與其他一些參攷（尤其是接地）相比，它們對差分線路上的絕對電壓值不敏感。 相對而言，差分電路對電源和接地層上可能存在的接地反彈和其他雜訊訊號等問題不敏感，而對於共模訊號，它們在每種情况下都會準確出現。 一條訊號線。

差分訊號還對EMI和訊號之間的串擾耦合具有一定的免疫力。 如果一對差分訊號對的佈線非常緊湊，則任何外部耦合雜訊將以相同的程度耦合到該對中的每個訊號線。 囙此，耦合雜訊變為“共模”雜訊，差分訊號電路對該訊號具有完美的免疫力。 如果將線對絞在一起（例如雙絞線），訊號線將更不受耦合雜訊的影響。 由於不可能在PCB上輕鬆扭曲差分訊號，囙此在實際應用中，將其佈線盡可能緊密是一種非常好的方法。

彼此非常接近的差分訊號對也彼此緊密耦合. 這種相互耦合將减少電磁干擾發射, 尤其是與單端相比 PCB訊號 線. 可以想像，差分訊號中每個訊號線的外部輻射大小相等，但方向相反, 所以他們會互相取消, 就像雙絞線中的訊號一樣. 差分訊號路由越近, 它們之間的耦合越强, 外部電磁干擾輻射越小.

差分電路的主要缺點是新增了PCB線。 囙此，如果在應用過程中不能使用差分訊號的優勢，則不值得新增PCB面積。 但是，如果所設計電路的效能有重大改進，那麼為新增佈線面積而付出的代價是值得的。