差分信号线走线要求

 

差分信号线与单端信号线区别

  1 单端信号线就是用一根线进行传输，并以地作为电压参考点。也就是说，单端信号就是传输电平信号线与地平面电平的电压差。  所以信号从A点传递到B点，必须保证这两点之间的地平面电势保持一致。否则就会造成信号传输错误。

  2 差分信号线是指有两根线号线进行信号传输，这两根信号线振幅相同，相位相反，其有用的信号是两根信号线的电压差

总结：严格意义来说，所有电压信号都可以理解为差分信号，因为一个电压信号只能是相对于另一个电压而言。对于单端信号，无非其相对的参考电压为系统地而已，其有用的信号也可以理解成信号电压减去系统地电压所得。 另一方面，一个差分信号作用在系统上，信号值就是信号的电压差。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。这两个跷跷板用一对标识为V+和V-的导线来表示。当V+>V-时，信号定义成正极信号，当V+

差分走线优势

1 能识别小信号。因为差分信号的值很大程度上与“地”的精确值无关，能很好的抵抗电源的干扰。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。假如两条信号都收到同样的（同向、等幅度）的干扰信号，由于接收端是对接收的两条线信号进行减法处理，因此干扰信号会被基本抵消。也就是说，一个差分放大器的输入有效信号幅度只需要几毫伏，但是它却能够对一个高达几伏特的共模信号无动于衷。

2能有效的抑制EMI，和上面一样的道理，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少。

3在一个单电源系统，能够从容精确地处理'双极'信号。为了处理单端，单电源系统的双极信号，我们必须在地和电源干线之间某任意电压处（通常是中点）建立一个虚地。用高于虚地的电压来表示正极信号，低于虚地的电压来表示负极信号。接下来，必须把虚地正确地分布到整个系统里。而对于差分信号，不需要这样一个虚地，这就使我们处理和传播双极信号有一个高真度，而无须依赖虚地的稳定性。

差分走线的要求

1 等长：等长是指两条线的长度要尽量一样长，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。

2等宽等距：等宽是指两条信号的走线宽度需要保持一致，等距是指两条线之间的间距要保持不变，保持平行。

   对走线要求最重要的是满足等长要求，因为线长不匹配，除了时序上会有偏移，还给差分信号引入了共模成分降低了信号质量，增加了EMI。因此，差分走线的设计中最重要的规则就是线长匹配，其次是平行走线。 间距不等造成的影响比较微小，从理论分析来看，间距不一致虽然会导致差分阻抗发生变化，但因为差分之间的耦合本身就不显著，所以阻抗变化范围也是很小的，大概10%以内，差不多相当于一个过孔造成的反射，一般情况下，这对信号传输不会造成明显的影响。

   当然，由于差分信号频率都是几十M或者几百M，所以在走线过程中，尽量以少转折，少打孔为优，差分信号每换一次层面（即打一个孔）则相当于跨一次切割，所以要严格控制过孔数目。