差分线传输的理解
10欧姆差分线 线宽间距

10欧姆差分线线宽间距10欧姆差分线是一种常用的电子元件,用于传输差分信号。
差分线的线宽间距是指线宽和线间距之间的差异。
本文将介绍差分线的基本原理、应用领域,以及线宽间距对差分线性能的影响。
差分线是一对平行的导线,其中一条导线传输电流的方向与另一条导线相反。
这种传输方式可以有效抵消外界干扰,提高信号的传输质量。
差分线广泛应用于高速数据传输、信号传感器、电磁干扰抑制等领域。
差分线的线宽间距是指导线的宽度和导线之间的间距。
线宽决定了导线的电流承载能力,线间距则影响了差分信号的串扰和耦合效应。
在设计差分线时,线宽间距的选择十分重要,它直接影响了差分线的性能和可靠性。
线宽对差分线的电流承载能力有着重要影响。
线宽越大,导线的截面积越大,电流承载能力越强。
这对于高频信号传输尤为重要,可以保证信号的稳定传输,避免因电流过大而导致的线路过热、损耗增加等问题。
线间距对差分信号的串扰和耦合效应起着决定性作用。
线间距越小,导线之间的电场和磁场相互作用越强,差分信号的串扰和耦合效应也越明显。
因此,在设计差分线时,需要根据具体应用需求合理选择线间距,以保证差分信号的传输质量。
线宽间距还会影响差分线的阻抗匹配。
差分线的阻抗匹配是指差分线的特性阻抗与信号源和负载的阻抗匹配。
线宽和线间距的选择会影响差分线的特性阻抗,从而影响信号的传输效果。
因此,在设计差分线时,需要根据所需的阻抗值选择合适的线宽和线间距,以确保阻抗匹配的准确性。
总结起来,差分线的线宽间距对差分线的性能有着重要影响。
合理选择线宽和线间距可以提高差分线的电流承载能力、抑制串扰和耦合效应,以及实现阻抗匹配。
因此,在设计差分线时,需要根据具体应用需求综合考虑线宽间距的影响,以获得最佳的差分线性能。
差分线作为一种重要的电子元件,在现代电子技术中有着广泛的应用。
它不仅可以提高数据传输速率和可靠性,还可以有效抑制电磁干扰,提高系统的抗干扰能力。
因此,差分线的设计和优化对于电子产品的性能提升至关重要。
传输线与阻抗匹配

传输线与阻抗匹配
一.
阻抗匹配
○
阻抗的定义
○
常见阻抗匹配的方式
二.
常见传输线
○
单端传输线
○
差分传输线
○
微带线
○
带状线
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02 单击此处添加标题
阻抗定义
传输线可分为长线和 短线,长线和短线是 相对于波长而言的。
短线:l / < 0.05, 集中参数电路
长线:l /
0.05,
对周期性的信号有效(如时钟),不适 合于非周期信号(如数据)。
常见的阻抗匹配方式
肖特基二极管终端匹配技术
肖特基二极管终端匹配技术也称之为二极管 终端匹配技术,由两个肖特基二极管组成。 传输线末端的信号反射,导致负载输入端上 的电压升高超过VCC 和二极管D1 的正向偏 值电压,使得该二极管正向导通连接到VCC 上,从而将信号的过冲嵌位在VCC 和二极管 的阈值电压上。同样,连接到地上的二极管 D2 也可以将信号的下冲限制在二极管的正 向偏置电压上。
图3 串联终端匹配
常见的阻抗匹配方式
1、匹配电阻选择原则,Z0=RT+ZS。
2、常见的COMS和TTL驱动器,其输出阻抗会随信号的电平大小变化而变
化。因此,对TTL或CMOS电路来说,不可能有十分正确的匹配电阻,只 能折中考
虑。负载必须接到传输线的末端。
3、串联匹配是最常用的终端匹配方法。它的优点是功耗小,不会给驱动 器带来
阻抗定义
图2 阻抗计算
传输线方程是传输 线理论的基本方程, 是描述传输线上电 压、电流变化规律 及其相互关系的微 分方程。
常见的阻抗 匹配方式
阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一 种合适的搭配方式。
差分信号线的技术原理及设计要求

差分信号线的技术原理及设计要求10差分信号线的技术原理及设计要求电讯工程差分信号线的技术原理及设计要求景芳俞茂超(陕西黄河集团有限公司设计所西安710043)摘要:近几年由于消费市场对带宽的不断提高,传统的总线协议已经不能够满足要求了.新的总线协议则定义了更高的速率.串行总线中应用最多的差分信号由于其良好的抗干扰性,易于布局及更高的速率获得了广泛的应用.这篇文章中介绍了有关差分信号线的基本概念及原理,并以LVDS为例,对其系统设计提出了一些建议.最后简单的说明了差分系统中测量方面的一些常见的概念.关键词:差分信号LVDS测量1差分信号技术原理1.1什么是差分信号一个差分信号(DifferentialSig—na1)是用一个数值来表示两个物理量之间的差异.从严格意义上来讲,所C有电压信号都是差分的,因为一个电图1差分方程式:C=A一B压只能是相对于另一个电压而言的.在某些系统里,系统"地"被用作电压基准点.当"地"当作电压测量基准时,这种信号规划被称之为单端的.我们使用该术语是因为信号是用单个导体上的电压来表示的.其驱动器一般为电流驱动器,在接收一侧则一般是简单的100欧姆无源端接器,如图 1.在正引线上,电流正向流动,负引线构成电流的返回通路.接收器仅仅给出A和B线上的信号差.A和B线共有的噪声或者信号将被抑制掉.另一方面,一个差分信号作用在两个导体上.信号值是两个导体间的电压差.尽管不是非常必要,这两个电压的平均值还是会经常保持一致.差分信号用一对标识为V+和V一的导线来表示.当V+>V一时,信号定义成正极信号,当V+<V一时,信号定义成负极信号.当不采用单端信号而采取差分信号方案时,我们用一对导线来替代单根导线,增加了任何相关接口电路的复杂性.那么差分信号提供了什么样的有形益处,才能证明复杂性和成本的增加是值得的呢?1.2为什么使用差分信号(差分和LVDS信号的优势)▲高速率速度一信号的转换时间就是你能达到的速度的极限.更高的信号摆幅将需要花更长的时间才能完成转换.一个提高速度的办法就是缩短转换时间,但由于噪声,串扰和功率方面的原因,那是不现实的.为了提高速度,LVDS通过降低信号摆幅来加快转换过程.更短的转换时间,并不会增加串扰,EMI和功耗,因为信号摆幅大大减小了.一般来说,这减小了噪声裕度,电讯工程差分信号线的技术原理及设计要求但LVDS可以利用其差分传输方式来解决这个问题,在该方案中,信一噪比得以大大提高.图2表示出了信号摆幅变小以及向差分信号转移的趋势.一般,当信号摆幅减小时,噪声裕度也相应降低.然而,LVDS就不是这种情况,即使它的信号摆幅小于BTL或者GTL.它可以实现更大的信号裕度.这就是差分信号所带来的好处.TI'L/CMOS逻辑或者摆幅更小的技术(BTL和GTL)在底板中的使用,是当前设计工程师们一个共同的选择,但是它们提供的对噪声的抗扰性都达不到LVDS信号所具备的水平,消耗的功率过大,端接复杂,而且不易升级.CMOSTTLBTLGTL+LVDSLVCMOS图2各种信号电压幅度对比图▲低功耗LVDS的一个重要目标是实现低功耗.这是通过CMOS工艺的采用来实现的,该工艺的静态电流消耗极小.驱动器设计采用电流模式,因此开关的尖峰大为降低.这可以降低EMI,简化电源分配和退耦方面的要求.另外,工作电流一工作频率曲线也非常平坦.另一方面,对于电压模式驱动器而言,电源电流Ice随着频率增加会急剧增大.采用差分的数据传输方案后,负载电压得以下降,而同时提供±1V的噪声抑制能力(共模情况).这样,V od(对于422标准来说是2Vmin,对于PECL来说的800mV)可以降低到330mV(LVDS).即使转换时间为300ps,转换速率也维持在约1V/ns的水平上.100欧姆负载两端的330mV对应的负载电流仅为3.3mA,而422的负载电流大于20mA.LVDS解决了静态和动态电流问题,实现了功耗最低的接口,由于无需在封装中内藏散热条,集成度可以大为提高.▲对外部电磁干扰(EMI)高度免疫一个干扰源几乎相同程度地影响差分信号对的每一端.既然电压差异决定信号值,这样将忽视在两个导体上出现的任何同样干扰.除了对干扰不大灵敏外,差分信号比单端信号生成的EMI还要少.1.3差分信号的一个实例:LVDSLVDS(LowV oltageDifferentialSignaling)是一种低摆幅的电流型差分信号技术,它使得信号能在差分PCB线对或平衡电缆上以几百Mbps的速率传输,其低压幅和低电流驱动输出实现了低噪声和低功耗.LVDS驱动器由一个驱动差分线对的电流源组成?通常电流为3.5mA,LVDS接收器具有很高的输人阻抗,因此驱动器输出的电流大部分都流过100f~的匹配电阻,并在接收器的输入端产生大约350mA的电压,如图3.当驱动器翻转时,它改变流经电阻的电流方向,因此产生有效的逻辑"1"和逻辑"0"状态.低摆幅驱动信号实现了高速操作并减小了功率消耗,差分信号提供了适当噪声边缘和功率消耗大幅减少的低压摆幅.功率的大幅降低允许在单个集成电路上集成多个接口驱动器和接收器.这提高了PCB板的效能,减少了成本. LVDS驱动器一般为电流驱动器,在接收一侧则一般是简单的100Q无源端接器.在正12差分信号线的技术原理及设计要求电讯工程图3LVDS基本电路示意图引线上,电流正向流动,负引线构成电流的返回通路.接收器仅仅给出A和B线上A和B线共有的噪声或者信号将被抑制掉.2LVDS系统设计下面分七部分说明差分布线的设计要求.LVDS系统的设计要求设计者应具备超高速单板设计的经验并了解差分信号的理论.设计高速差分板并不很困难,下面将简要介绍一下各注意点.2.1PCB板(A)至少使用4层PCB板(从顶层到底层):LVDS信号层,地层,电源层,,丌L信号层;(B)使TTL信号和LYDS信号相互隔离,否则TTL可能会耦合到LVDS线上,最好将1-rL和LVDS信号放在由电源/地层隔离的不同层上;(C)使LVDS驱动器和接收器尽可能地靠近连接器的LVDS端;(D)使用分布式的多个电容来旁路LVDS设备,表面贴电容靠近电源/地层管脚放置;(E)电源层和地层应使用粗线,不要使用5OQ布线规则;(F)保持PCB地线层返回路径宽而短;(G)应该使用利用地层返回铜线的电缆连接两个系统的地层;(H)使用多过孔(至少两个)连接到电源层(线)和地层(线),表面贴电容可以直接焊接到过孑L焊盘以减少线头.2.2板上导线(A)微波传输线(microstrip)和带状线(stripline)都有较好性能;(B)微波传输线的优点:一般有更高的差分阻抗,不需要额外的过孑L;(C)带状线在信号间提供了更好的屏蔽.2.3差分线(A)使用与传输媒质的差分阻抗和终端电阻相匹配的受控阻抗线,并且使差分线对离开集成芯片后的间距为某一定值.这样能减少反射并能确保耦合到的噪声为共模噪需要的差分阻抗(differentialimpedance)决定;(B)使差分线对的长度相互匹配以减少信号扭曲,是为了保证两个差分信号时刻保持相反极性,减少共模分量;(C)不要仅仅依赖自动布线功能,而应仔细修改以实现差分阻抗匹配并实现差分线的隔离;(D)尽量减少过孔和其它会引起线路不连续性的因素;(E)避免将导致阻值不连续性的9O.走线,使用圆弧或45.折线来代替;(F)在差分线对内,两条线之间的距离应尽可能短,以保持接收器的共模抑制能力.在印制板上,两条差分线之间的距离应尽可能保持一致,以避免差分阻抗的不连续性.电讯工程差分信号线的技术原理及设计要求132.4终端(A)使用终端电阻实现对差分传输线的最大匹配,阻值一般在90~130n之间,系统也需要此终端电阻来产生正常工作的差分电压;(B)最好使用精度1~2%的表面贴电阻跨接在差分线上,必要时也可使用两个阻值各为50n的电阻,并在中间通过一个电容接地,以滤去共模噪声.2.5未使用的管脚所有未使用的LVDS接收器输入管脚悬空,所有未使用的LVDS和TTL输出管脚悬空,将未使用的rITI发送/驱动器输入和控制/使能管脚接电源或地.2.6媒质(电缆和连接器)选择(A)使用受控阻抗媒质,差分阻抗约为loon,不会引入较大的阻抗不连续性;(B)仅就减少噪声和提高信号质量而言,平衡电缆(如双绞线对)通常比非平衡电缆好;(C)电缆长度小于0.5m时,大部分电缆都能有效工作,距离在0.5m~lOm之间时,CA T3(Categiory3)双绞线对电缆效果好,便宜并且容易买到,距离大于10m并且要求高速率时,建议使用CA T5双绞线对..2.7在噪声环境中提高可靠性设计LVDS接收器在内部提供了可靠性线路,用以保护在接收器输入悬空,接收器输入短路以及接收器输入匹配等情况下输出可靠.但是,当驱动器三态或者接收器上的电缆没有连接到驱动器上时,它并没有提供在噪声环境中的可靠性保证.在此情况下,电缆就变成了浮动的天线,如果电缆感应到的噪声超过LVDS内部可靠性线路的容限时,接收器就会开关或振荡.如果此种情况发生,建议使用平衡或屏蔽电缆.另外,也可以外加电阻来提高噪声容限.当然,如果使用内嵌在芯片中的LVDS收发器,由于一般都有控制收发器是否工作的机制,因而这种悬置不会影响系统.3差分信号的测量对输入连接来说,差分放大器或探头与信号源的互连是产生误差的最大来源.为了维持输入的匹配,两个通道应尽可能一样.两个输入端的任何接线的都应长度相同.如果使用探头,其型号与长度也应相同.在测量高共模电压的低频信号时,应避免使用带衰减的探头.在高增益时则完全不能使用这种探头,因为差分信号的分析和LAYOUT不可能精地平衡它们的衰减量.当高电压或高频率的应用需要衰减时,应使用为差分放大器专门设计的专用无源探头.这种探头具有能精密调整直流衰减和交流补偿的装置.为获得最佳的性能,每一个特定的放大器都应专用一套探头,而且要根据这套探头附带的程序针对该放大器进行校准.一种常用的方法是将+和一输入缆线成对绞扭在一起.这样可减少拾取线路频率干扰和其他噪声的可能.4小结差分信号凭着它的高速,低功耗,对外部电磁干扰(EMI)高度的免疫已经被很多设计工程师接受,并广泛的推广采用,尤其是高速的通信领域中.参考文献《数据传输通信接口的区分》——NationalSemiconductor.。
cadence差分线规则

cadence差分线规则一、前言在PCB设计中,差分线是一种常见的信号传输方式。
差分线可以有效地减少信号的干扰和噪声,并提高信号的可靠性和稳定性。
因此,在PCB设计中,差分线的规则非常重要。
本文将详细介绍CADENCE差分线规则,包括差分线的定义、设计原则、布局要求、层间距离、走线宽度等方面。
希望能够对PCB设计工程师有所帮助。
二、差分线的定义差分信号是指由两个相反极性但大小相等的信号组成的信号。
在PCB 设计中,为了保证信号传输质量,需要使用差分线来传输一些重要的高速数字和模拟信号。
三、设计原则1. 差分对必须成对布局,并且尽可能平行地走向。
2. 差分对之间应保持足够大的距离以避免干扰。
3. 差分对应该与其他信号线隔离开来以避免互相干扰。
4. 差分对应该尽可能短,并且需要采用合适的阻抗匹配技术以确保数据传输质量。
5. 在布局过程中,需要考虑到差分线的信号源和负载,并且尽量减少信号源和负载之间的距离。
四、布局要求1. 差分线应该尽可能平行地走向,以减少串扰和噪声。
2. 差分对之间应保持足够大的距离以避免干扰。
一般来说,差分对之间的距离应该大于3倍的差分线宽度。
3. 差分对应该与其他信号线隔离开来以避免互相干扰。
一般来说,差分对与其他信号线之间的距离应该大于5倍的差分线宽度。
4. 在布局过程中,需要考虑到差分线的信号源和负载,并且尽量减少信号源和负载之间的距离。
这可以通过调整元件位置或者增加电容等被动元件来实现。
五、层间距离在PCB设计中,层间距离是一个非常重要的参数。
层间距离指的是两个相邻层之间的最小距离。
在设计差分线时,需要考虑到层间距离对信号传输质量的影响。
一般来说,层间距离应该大于差分线宽度的两倍。
如果层间距离太小,就会导致信号串扰和噪声。
六、走线宽度走线宽度是指PCB板上的导线宽度。
在设计差分线时,需要考虑到走线宽度对信号传输质量的影响。
一般来说,差分线的走线宽度应该在4-10mil之间。
差分线s参数

差分线 s 参数引言什么是差分线 s 参数?差分线 s 参数是用来描述微波器件或传输线性能的一种参数。
它用于表征器件或线路的传输特性,包括传输损耗、相位延迟等。
差分线 s 参数的作用差分线 s 参数在微波电路设计和测量中起着重要的作用,它可以帮助工程师们了解和评估线路性能,指导线路设计和优化。
基本概念差分线与单端线的区别差分线和单端线是微波传输线中常用的两种线路结构。
差分线由两个平行的导线组成,而单端线只有一个导线。
差分线中的两个导线分别为正导线和负导线,它们具有相同的幅度但方向相反。
而单端线中只有一个导线,不具备差分信号传输的特性。
差分线的优点差分线具有抗干扰能力强、传播损耗低、抗串扰能力强等优点。
这使得差分线在高速数据传输、抗干扰要求高的场合得到广泛应用。
差分线参数s 参数的定义差分线的 s 参数是指差分信号的输入与输出之间的关系。
它是一个复数,包括传输损耗和相位延迟两个部分。
s 参数可以通过测量差分信号的输入和输出,在频域或时间域中计算得出。
s 参数的表达式对于差分线来说,s 参数可以通过如下的矩阵形式表示:[s11 s12][s21 s22]其中,s11 是指输入差分信号的一对导线之间的反射系数;s12 是指输入差分信号的一对导线中一个导线上的信号传输到另一个导线上的传输系数;s21 是指输出差分信号的一对导线中一个导线上的信号传输到另一个导线上的传输系数;s22 是指输出差分信号的一对导线之间的反射系数。
s 参数的测量测量差分线的 s 参数可以采用多种方法,常用的包括矩阵分析法、双端法和单端法等。
矩阵分析法是通过测量差分线的输入和输出信号,利用矩阵运算得出 s 参数。
这种方法需要使用特殊设备进行测量,并进行计算。
双端法是通过同时测量差分线的正导线和负导线的电压或电流,计算得出 s 参数。
这种方法只需要一台普通的示波器和一根探针即可完成测量。
单端法是通过测量差分线的正导线或负导线的电压或电流,利用推导关系计算得出差分模式和共模模式的 s 参数。
巴伦差分转单端电路_理论说明以及概述

巴伦差分转单端电路理论说明以及概述1. 引言1.1 概述在现代电子领域中,差分信号传输是一种常见且被广泛使用的技术。
差分信号传输可以提高信号的抗干扰能力和传输质量,并且在许多应用场景中表现出了良好的性能。
而巴伦差分转单端电路作为其中一种关键组成部分,其功用是将差分信号转换为单端信号,进一步方便系统的设计和工作。
1.2 文章结构本文将会对巴伦差分转单端电路进行全面深入的理论说明与概述。
首先,在接下来的章节中我们将从理论角度介绍巴伦差分转单端电路的基本原理、应用场景以及特点与优势。
随后,我们将重点关注于设计与实现方法,包括了电路设计基本原则、具体设计步骤和流程,并通过举例来进一步说明其实际应用。
最后,我们将总结文章主要观点和内容,并展望可能的研究和发展方向。
1.3 目的本文旨在全面探讨巴伦差分转单端电路,以帮助读者更好地了解并应用这项关键技术。
通过对巴伦差分转单端电路的理论解释和概述,读者可以深入了解其背后的原理和工作方式,并且能够灵活地运用于实际设计和应用中。
此外,本文也希望为进一步研究和发展提供一定的参考,促进相关领域技术的进步与创新。
2. 巴伦差分转单端电路的理论说明2.1 巴伦差分传输线简介巴伦差分传输线是一种广泛应用于信号传输和通信系统中的高频电缆。
它由两根平行的导线组成,将信号以差分模式进行传输。
这种设计可以有效地抵消外界干扰和噪音,提供更稳定和可靠的信号传输。
2.2 巴伦差分信号转换原理在巴伦差分转单端电路中,通过使用特殊的电路设计技术,将巴伦差分传输线上的信号转换为单端信号。
这个过程包括三个主要步骤:信号采集、共模抑制和单端输出。
首先,从巴伦差分传输线中采集到两个相反极性但幅度相等的信号。
这两个信号表示了所要传输的信息。
然后,在共模抑制电路的作用下,我们可以滤除这两个信号中共同存在的部分(称为共模噪声),并只保留有用信息。
最后,在单端输出阶段,通过使用放大器或其他合适的电路元件将剩余的单端信号放大并发送至目标设备或系统。
差分电路知识点总结

差分电路知识点总结一、差分电路的基本概念1. 差分电路的定义差分电路也称为差模电路,它是一种利用两个输入端的电压差来产生输出信号的电路,其基本原理是对两个输入端的电压进行差分运算。
差分电路可以用来放大、滤波、比较、数字化等,是现代电子系统中不可或缺的一部分。
2. 差分信号在差分电路中,输入信号通常以差分信号的形式处理。
差分信号是指两个信号的差值,通常用ΔV来表示,它可以表示为ΔV = V2 - V1,其中V1和V2分别代表两个输入端的电压信号。
差分信号的优势在于能够消除共模干扰,提高信号的可靠性和精度。
3. 差模运算放大器在差分电路中,常用的放大器是差模运算放大器(differential amplifier,简称差动放大器或差分放大器)。
差分放大器有两个输入端和一个输出端,通过放大输入端的差分信号来产生输出信号。
差分放大器通常具有高增益、低失调、高共模抑制比等特性,适用于多种应用场景。
二、差分电路的特性1. 共模抑制比共模抑制比是衡量差分电路抑制共模干扰能力的重要指标,通常用CMRR来表示。
CMRR 越高,表示差分电路对共模信号的抑制能力越强,其计算公式为CMRR =20log10(Av/Acm),其中Av表示差分增益,Acm表示共模增益。
2. 带宽差分电路的带宽是指其能够正常工作的频率范围,通常用3dB带宽来表示。
带宽越宽,表示差分电路对高频信号的处理能力越强,能够更好地保持信号的准确性和完整性。
3. 驱动能力差分电路的驱动能力是指其输出端对负载的驱动能力,通常用开环输出阻抗来表示。
开环输出阻抗越小,表示差分电路对负载的驱动能力越强,能够输出更大的功率和电流。
4. 阻抗匹配差分电路的输入输出端通常需要与外部电路进行阻抗匹配,以确保信号的传输和处理的完整性和准确性。
阻抗匹配可以通过变压器、阻抗转换器、匹配网络等方式来实现。
5. 温度漂移差分电路的性能通常会受到温度的影响,其参数和特性在不同温度下可能会发生漂移。
差分信号

差分信号差分信号是用一个数值来表示两个物理量之间的差异。
从严格意义上来讲,所有电压信号都是差分的,因为一个电压只能是相对于另一个电压而言的。
在某些系统里,系统'地'被用作电压基准点。
当'地'当作电压测量基准时,这种信号规划被称之为单端的。
我们使用该术语是因为信号是用单个导体上的电压来表示的。
另一方面,一个差分信号作用在两个导体上。
信号值是两个导体间的电压差。
尽管不是非常必要,这两个电压的平均值还是会经常保持一致。
我们用一个方法对差分信号做一下比喻,差分信号就好比是跷跷板上的两个人,当一个人被跷上去的时候,另一个人被跷下来了 - 但是他们的平均位置是不变的。
继续跷跷板的类推,正值可以表示左边的人比右边的人高,而负值表示右边的人比左边的人高。
0 表示两个人都是同一水平。
图1用跷跷板表示的差分信号应用到电学上,这两个跷跷板用一对标识为V+和V-的导线来表示。
当不采用单端信号而采取差分信号方案时,我们用一对导线来替代单根导线,增加了任何相关接口电路的复杂性。
那么差分信号提供了什么样的有形益处,才能证明复杂性和成本的增加是值得的呢?差分信号的第一个好处是,因为你在控制'基准'电压,所以能够很容易地识别小信号。
在一个地做基准,单端信号方案的系统里,测量信号的精确值依赖系统内'地'的一致性。
信号源和信号接收器距离越远,他们局部地的电压值之间有差异的可能性就越大。
从差分信号恢复的信号值在很大程度上与'地'的精确值无关,而在某一范围内。
差分信号的第二个主要好处是,它对外部电磁干扰(EMI)是高度免疫的。
一个干扰源几乎相同程度地影响差分信号对的每一端。
既然电压差异决定信号值,这样将忽视在两个导体上出现的任何同样干扰。
除了对干扰不大灵敏外,差分信号比单端信号生成的 EMI 还要少。
差分信号提供的第三个好处是,在一个单电源系统,能够从容精确地处理'双极'信号。
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想请教各位,差分线传输要求要紧密耦合,那会不会引起串扰呢?
会引起串扰的,所以差分对一定要进行匹配,
耦合的越紧,对匹配的要求越大。
在做到良好的匹配的同时,耦合的越紧密,它们对外界的抗干扰越强
因为外界干扰对它们的影响是同时的,而差分对关注的是两个信号的差别,所以对外界
的共模噪声免疫。
串扰是当信号发生跳变的时候由于线间的耦合电容耦合过来的,那差分对的匹配是什么
原理来消除串扰?具体说明有吗?
匹配是通过消除反射来减小串扰的影响,但不是消除串扰
差分对之间既然存在电容和电感的耦合,那么理论上也存在串扰,
前向串扰和后向串扰的反射是接受端受到的主要影响,前向串扰由于容性和感性耦合的
极性相反,能大部分抵消(差分线之间容性耦合较大),而后向串扰的反射到匹配的终端之
后没有全反射叠加,其幅度也是很小的。对于具体的相互影响和制约关系,我也在思考中,
请大家一起讨论
但“前向串扰由于容性和感性耦合的极性相反,能大部分抵消”我不大理解,能画个示
意图吗?
另外,在长距离差分线传输中,比如485,422 等,参考设计在接收端
跨接120 欧姆的电阻,是差分线匹配而消除反射的做法吗?
那个120 欧姆就是差分匹配电阻,这是一种简化的差分匹配形式
对差分对是否一定要耦合的问题,争论比较多,许多专家对此意见也不完全相同。
差分对耦合的主要目的是增强对外界的抗干扰能力和抑止EMI。
如果能保证周围所有的走线离差分对较远(比如远远大于3 倍的线宽),那么差分走线
可以不用保证紧密的耦合,最关键的是保证走线长度相等即可。(可以参见Johnson 的信号
完整性网站上的关于差分走线的阐述,他就要求他的layout 工程师将差分线离得较远,这
样可以方面绕线)。只是目前大多数多层高速的PCB 板走线空间很紧密,根本无法将差分
走线和其它走线隔离开来,所以这时候保持紧密的耦合以增加抗干扰能力是应该的。
在高速的(10G 以上)芯片封装基板的设计中,较为流行的一种做法就是将两根差分
线之间及外部都用铺铜区隔离,这样差分对之间没有任何耦合,这样的做法可以满足严格的
单根走线阻抗50 欧姆,差分阻抗100 欧姆的要求,在高频下能得到较低的损耗(S11 回损
和S21 差损参数)。
我觉得差分对不是一定要耦合的
差分可以不考虑串扰的,因为他们的串扰结果在最后的接受时会抵消.另外,差分要平衡
走线,平行只是平衡的一部分而已.
我觉得差分对的耦合还是应该要的,对于单线匹配,虽然理论上很成熟,但是实际PCB
的线路还是有5%左右的误差(一份材料上的,我没自己做过)。另一方面,差分线可以看
作一个自回路系统,或者说它的两根信号线上的信号是相关的。耦合过松,可能会引起不同
来自别处的干扰,而对于有些接口电路来说,差分对的等长正是控制线路延迟的重要因素。
所以,我觉得还是应该将差分线紧耦合的。
对于目前大多数高速PCB 板来说,保持很好的耦合是有利的
但是希望大家不要误认为耦合是差分对的必要条件,这样有的时候反而限制了设计的思路。
做高速设计或分析的时候,不光要知道大多数人是怎么做的,更要了解别人为什么这样做,
然后在别人的经验基础上进行理解和改进,不断锻炼自己创造性思维能力
匹配是需要的,但匹配原因不是反射,而是降低串绕干扰程度,如果降低和采用匹配方
式有关,如果串电阻,则没有效果,但如果采用接地或者接电源的端接匹配方式,则由于因
为两条线的线阻抗降低而使串绕降低...(大家都知道,搞阻抗的线容易接受外界的信号干扰,
因为比较容易吸收)
大家可以做个实验,把差分的线割断,然后用飞线连。
如果两根是分开的话,会出现信号的不稳定。
表现就是端口的信号时有时没有。
但是用两根并在一起的线飞的话信号就稳定了。
这是原来做的一个实验,仅供参考
如果把他放在一个屏蔽的地方的话,可能结果又会不同。
为了保证信号传输更可靠,设计中两个板子间每一个信号采用双点双线连接,也就是一
对信号四根线,这样用会出问题,接受端不能正常的接受结出正确的信号。只有差份信号会
有这种问题,ttl 电平不会有这种问题。怎么解释?
1.我认为所谓差分线的紧密耦合也并不是说靠得越近越好,太近了也没什么用,因为差
分传输也和地有关。
2,fenix 提到的向前和向后串扰大致是这样的。向前串扰分为容性和感性,这两者阻
抗分别为1/jwc 和jwl,相位正好是相反的,到达终点时间相同,大小也差不多,所以可以
认为抵消。向后串扰要持续2Tpcb,无法抵消。可以考虑在终端用电阻吸收掉
差分信号本身不要求单线阻抗,因为只要+,和-信号是对称的,都可以在终端抵消由
于单线阻抗不匹配引起的信号完整性问题,但是不控制单线阻抗,会干扰周边的别的信号,
同样如果周边信号的EMI 干扰很小,根本不必考虑平行走线,而只关心俩信号线长度基本
相同,飞线无所谓。紧密耦合走线,只是为了让周边信号对俩信号的共模干扰基本相同,而
达到较高的共模抑制性能。