单端与差分信号

Single-Ended与Differential

单端信号与差分信号。

Single-Ended

单端信号
单端与差分信号_第1张图片

单端信号,单端信号是仅有一条信号线与一个参考地线(平面)。单端信号关心的是信号线与地的差值。

差分信号

差分信号
单端与差分信号_第2张图片

差分信号是具有两条数据信号线,一个参考地线(平面)。差分信号的由来是最后接收端关心的仅仅是两个信号线上的电压差值,而不关心每条线对于地的电压差值。

差分传输的优势

  • 抗干扰能力强,因为两条线耦合很好,当外界存在干扰时,几乎是同时加在两条线上,但是接收端只是关心差值,同时在两条线上的噪声可以被忽视。
  • 能有效抑制共模干扰,理想差分信号,两者极性相反,对外辐射的电磁场相互抵消,耦合越紧密,泄放到外部的电磁能量越少。
  • 差分信号可以不需要地参考信号,如RS485。

差分信号常见误区

  • 认为差分信号不需要地平面作为回流路径,或者认为差分走线彼此为对方提供回流途径。

单端与差分信号_第3张图片

  • 地平面的部分回流抵消并不代表差分电路就不以参考平面作为信号返回路径,其实在信号回流分析上,差分走线和普通的单端走线的机理是一致的,即高频信号总是沿着电感最小的回路进行回流,最大的区别在于差分线除了有对地的耦合之外,还存在相互之间的耦合,哪一种耦合强,那一种就成为主要的回流通路.在PCB电路设计中,一般差分走线之间的耦合较小,往往只占 10~20%的耦合度,更多的还是对地的耦合,所以差分走线的主要回流路径还是存在于地平面。当地平面发生不连续的时候,无参考平面的区域,差分走线之间的耦合才会提供主要的回流通路,尽管参考平面的不连续对差分走线的影响没有对普通的单端走线来的严重,但还是会降低差分信号的质量,增加 EMI,要尽量避免。

  • 认为保持等间距比匹配线长更重要。在实际的PCB布线中,往往不能同时满足差分设计的要求。由于管脚分布,过孔,以及走线空间等因素存在,必须通过适当的绕线才能达到线长匹配的目的,但带来的结果必然是差分对的部分区域无法平行。PCB 差分走线的设计中最重要的规则就是匹配线长,其它的规则都可以根据设计要求和实际应用进行灵活处理。

Reference

http://www.ewh.ieee.org/r5/denver/rockymountainemc/archive/2000/diffimp.pdf

https://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_note/0d/30/96/85/b8/f1/49/0c/DM00133498.pdf/files/DM00133498.pdf/jcr:content/translations/en.DM00133498.pdf

你可能感兴趣的:(原创)