為了避免不理想返回路徑的影響,可以采用差分對(duì)走線。為了獲得較好的信號(hào)完整性,可以選用差分對(duì)來(lái)對(duì)高速信號(hào)進(jìn)行走線,如圖1所示,LVDS電平的傳輸就采用差分傳輸線的方式。
圖1 差分對(duì)走線實(shí)例
差分信號(hào)傳輸有很多優(yōu)點(diǎn),如:
· 輸出驅(qū)動(dòng)總的dI/dr會(huì)大幅降低,從而減小了軌道塌陷和潛在的電磁干擾;
· 與單端放大器相比,接收器中的差分放大器有更高的增益;
· 差分信號(hào)在一對(duì)緊耦合差分對(duì)中傳輸時(shí),在返回路徑中對(duì)付串?dāng)_和突變的魯棒性更好;
· 因?yàn)槊總€(gè)信號(hào)都有自己的返回路徑,所以差分新信號(hào)通過(guò)接插件或封裝時(shí),不易受
到開關(guān)噪聲的干擾;
但是差分信號(hào)也有其缺點(diǎn):首先是會(huì)產(chǎn)生潛在的EMI,如果不對(duì)差分信號(hào)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)钠胶饣驗(yàn)V波,或者存在任何共模信號(hào),就可能會(huì)產(chǎn)生EMI問(wèn)題;其次是和單端信號(hào)相比,傳輸差分信號(hào)需要雙倍的信號(hào)線。
如圖2所示為差分對(duì)走線在PCB上的橫截面。D為兩個(gè)差分對(duì)之間的距離;s為差分對(duì)兩根信號(hào)線間的距離;W為差分對(duì)走線的寬度;Ff為介質(zhì)厚度。
使用差分對(duì)走線時(shí),要遵循以下原則:
· 保持差分對(duì)的兩信號(hào)走線之間的距離S在整個(gè)走線上為常數(shù);
· 確保D>25,以最小化兩個(gè)差分對(duì)信號(hào)之間的串?dāng)_;
· 使差分對(duì)的兩信號(hào)走線之間的距離S滿足:S=3H,以便使元件的反射阻抗最小化;
· 將兩差分信號(hào)線的長(zhǎng)度保持相等,以消除信號(hào)的相位差;
· 避免在差分對(duì)上使用多個(gè)過(guò)孔,過(guò)孔會(huì)產(chǎn)生阻抗不匹配和電感。
圖2 PCB上的差分對(duì)走線
以前,只有不到50%的電路板采用可控阻抗互連線,而現(xiàn)在這一比例已超過(guò)90%。如今有不到50%的電路板使用了差分對(duì),相信在不久的將來(lái),隨著對(duì)差分對(duì)原理和設(shè)計(jì)規(guī)則的了解加深,將會(huì)有超過(guò)90%的電路板使用它
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