分析差分信號的原理及其在PCB設計上的處理方法
發布時間:2020-03-13 責任編輯:lina
【導讀】差分線是 PCB 設計中非常重要的一部分信號線,信號處理要求也是相當嚴謹,今天為大家介紹下差分信號的原理以及其在 PCB 設計中的處理方法。
差分線是 PCB 設計中非常重要的一部分信號線,信號處理要求也是相當嚴謹,今天為大家介紹下差分信號的原理以及其在 PCB 設計中的處理方法。
什麼是差分信號
chafenchuanshushiyizhongxinhaochuanshudejishu,qubieyuchuantongdeyigenxinhaoxianyigendixiandezuofa,chafenchuanshuzaizhelianggenxianshangdouchuanshuxinhao,zhelianggexinhaodezhenfuxiangdeng,xiangweixiangcha 180 度,極性相反。在這兩根線上傳輸的信號就是差分信號。

差分信號與單端信號的區別
單端信號指的是用一個線傳輸的信號,一根線沒參考點怎麼會有信號呢?參考點就是地啊。也就是說,單端信號是在一跟導線上傳輸的與地之間的電平差。那麼當你把信號從 A 點傳遞到 B 點的時候,有一個前提就是 A 點和 B 點的地電勢應該差不多是一樣的。

差分信號指的是用兩根線傳輸的信號,傳輸的是兩根信號之間的電平差。當你把信號從 A 點傳遞到 B 點的時候,A 點和 B 點的地電勢可以一樣也可以不一樣,但是 A 點和 B 點的地電勢差有一個範圍,超過這個範圍就會出問題了。

yigechafenxinhaoshiyongyigeshuzhilaibiaoshilianggewuliliangzhijiandechayi。congyangeyiyishanglaijiang,suoyoudianyaxinhaodoushichafende,yinweiyigedianyazhinengshixiangduiyulingyigedianyaeryande。zaimouxiexitongli,xitongdibeiyongzuodianyajizhundian。dangdidangzuodianyaceliangjizhunshi,zhezhongxinhaoguihuabeichengzhiweidanduande。womenshiyonggaishuyushiyinweixinhaoshiyongdangedaotishangdedianyalaibiaoshide。
lingyifangmian,yigechafenxinhaozuoyongzailianggedaotishang。xinhaozhishilianggedaotijiandedianyacha。jinguanbushifeichangbiyao,zhelianggedianyadepingjunzhihaishihuijingchangbaochiyizhi。womenyongyigefangfaduichafenxinhaozuoyixiabiyu,chafenxinhaojiuhaobishiqiaoqiaobanshangdelianggeren,dangyigerenbeiqiaoshangqudeshihou,lingyigerenbeiqiaoxialaile - 但是他們的平均位置是不變的。繼續蹺蹺板的類推,正值可以表示左邊的人比右邊的人高,而負值表示右邊的人比左邊的人高。0 表示兩個人都是同一水平。這兩個蹺蹺板用一對標識為 V+和 V- 的導線來表示。當 V+>V- 時,信號定義成正極信號,當 V+



差分信號的優點
優點一,相對於單端信號,差分信號減小了潛在的電磁幹擾(EMI)。使(shi)用(yong)差(cha)分(fen)方(fang)式(shi)傳(chuan)輸(shu),信(xin)號(hao)的(de)電(dian)壓(ya)峰(feng)峰(feng)值(zhi)會(hui)被(bei)放(fang)大(da)了(le)一(yi)倍(bei),但(dan)是(shi)單(dan)根(gen)線(xian)上(shang)的(de)電(dian)流(liu)卻(que)保(bao)持(chi)不(bu)變(bian)。如(ru)果(guo)采(cai)用(yong)傳(chuan)統(tong)的(de)單(dan)線(xian)傳(chuan)輸(shu)方(fang)式(shi),在(zai)驅(qu)動(dong)相(xiang)同(tong)的(de)信(xin)號(hao)時(shi),更(geng)容(rong)易(yi)造(zao)成(cheng) EMI 問題。
優點二,差分信號的值很大程度上與“地”的de精jing確que值zhi無wu關guan,能neng很hen好hao的de抵di抗kang電dian源yuan的de幹gan擾rao。在zai一yi個ge地di做zuo基ji準zhun,單dan端duan信xin號hao方fang案an的de係xi統tong裏li,測ce量liang信xin號hao的de精jing確que值zhi依yi賴lai係xi統tong內nei地di的de一yi致zhi性xing。信xin號hao源yuan和he信xin號hao接jie收shou器qi距ju離li越yue遠yuan,他ta們men局ju部bu地di的de電dian壓ya值zhi之zhi間jian有you差cha異yi的de可ke能neng性xing就jiu越yue大da。從cong差cha分fen信xin號hao恢hui複fu的de信xin號hao值zhi在zai很hen大da程cheng度du上shang與yu地di的de精jing確que值zhi無wu關guan,而er在zai某mou一yi範fan圍wei內nei。假jia如ru兩liang條tiao信xin號hao都dou收shou到dao同tong樣yang的de(同向、等幅度)的de幹gan擾rao信xin號hao,由you於yu接jie收shou端duan是shi對dui接jie收shou的de兩liang條tiao線xian信xin號hao進jin行xing減jian法fa處chu理li,因yin此ci幹gan擾rao信xin號hao會hui被bei基ji本ben抵di消xiao。也ye就jiu是shi說shuo,一yi個ge差cha分fen放fang大da器qi的de輸shu入ru有you效xiao信xin號hao幅fu度du隻zhi需xu要yao幾ji毫hao伏fu,但dan是shi它ta卻que能neng夠gou對dui一yi個ge高gao達da幾ji伏fu特te的de共gong模mo信xin號hao無wu動dong於yu衷zhong。
youdiansan,chafenduineimeigenxinhaodouyouzijidefanhuilujing,nenggoujianqingxinhaokuafengedailaideyingxiang。danxiankuafengeduichuanshuxiandeyingxianghenda,chafenxianduikuafengejiubushinamemingan,zhuyaoyuanyinjiushi,chafenduiliangxiankeyihuweicankao,lianggenxiankeyixianghuzuoweifanhuilujing。
差分信號在做 pcb 設計時的處理方法
一般我們在做 PCB 設計時,習慣的硬件命名上,會在差分信號的信號名尾部加“+”和“-”或者“P”和“N”作為標識,大家可以通過命名來識別差分信號。常規的差分信號處理方法是:
1、 差分信號走線要耦合處理,就是 2 根信號線在 PCB 設計時是緊挨著的,不允許分開走線,如下圖示。

2、一對差分信號的 2 根信號線之間需要做等長處理,等長範圍為 5mil,等長不需要做到更小,有仿真驗證,等長範圍做到 5mil 以下(1mil)並不能對信號質量有很大提升。等長處理的位置選擇在產生長度誤差的地方,等長需要做小波浪處理。如下圖示。

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