差分信號 (Differential Signaling)采用兩條極性相反的信號�,當一條信號線的極性為正時,另一條信號線為等幅度的負極性信�。接收電路提取二者的差�,忽略其共模電壓。由于外部噪聲對兩條信號線的影響相同,利用其共模抑制能力可以消除噪聲,因�,這種“推挽”結構大大降低了電子干擾�
輸入連接一般來�,差分放大器或探頭與信號源的互連是產生誤差的來源。為了維持輸入的匹配,兩個通道應盡可能一樣。兩個輸入端的任何接線的都應長度相同。如果使用探�,其型號與長度也應相同。在測量高共模電壓的低頻信號�,應避免使用帶衰減的探頭。在高增益時則完全不能使用這種探頭,因為不可能精地平衡它們的衰減�。當高電壓或高頻率的應用需要衰減時,應使用為差分放大器專門設計的專用無源探�。這種探頭具有能精密調整直流衰減和交流補償的裝�。為獲得的性能,每一個特定的放大器都應專用一套探�,而且要根據這套探頭附帶的程序針對該放大器進行校準�
一種常用的方法是將+ �- 輸入纜線成對絞扭在一�。這樣可減少拾取線路頻率干擾和其他噪聲的可能。如果要抓取眼圖的話要跟儀器廠家獲得咨�,以獲得的軟件和夾具。一般這套軟件和夾具是要另外收費的�
誤區(qū)一
認為差分信號不需要地平面作為回流路徑,或者認為差分走線彼此為對方提供回流途徑。造成這種誤區(qū)的原因是被表面現象迷�,或者對高速信號傳輸的機理認識還不夠深入。差分電路對于類似地彈以及其它可能存在于電源和地平面上的噪音信號是不敏感�。地平面的部分回流抵消并不代表差分電路就不以參考平面作為信號返回路徑,其實在信號回流分析上,差分走線和普通的單端走線的機理是一致的,即高頻信號總是沿著電感最小的回路進行回流,的區(qū)別在于差分線除了有對地的耦合之外,還存在相互之間的耦合,哪一種耦合�,那一種就成為主要的回流通路.在PCB 電路設計�,一般差分走線之間的耦合較小,往往只占 10~20%的耦合�,更多的還是對地的耦合,所以差分走線的主要回流路徑還是存在于地平面。當地平面發(fā)生不連續(xù)的時�,無參考平面的區(qū)�,差分走線之間的耦合才會提供主要的回流通路,盡管參考平面的不連續(xù)對差分走線的影響沒有對普通的單端走線來的嚴重,但還是會降低差分信號的質量,增� EMI,要盡量避免。也有些設計人員認為,可以去掉差分走線下方的參考平面,以抑制差分傳輸中的部分共模信�,但從理論上看這種做法是不可取的,阻抗如何控制?不給共模信號提供地阻抗回路,勢必會造成 EMI 輻射,這種做法弊大于利�
誤區(qū)�
認為保持等間距比匹配線長更重�。在實際的PCB布線�,往往不能同時滿足差分設計的要�。由于管腳分�,過�,以及走線空間等因素存在,必須通過適當的繞線才能達到線長匹配的目的,但帶來的結果必然是差分對的部分區(qū)域無法平�。PCB 差分走線的設計中最重要的規(guī)則就是匹配線長,其它的規(guī)則都可以根據設計要求和實際應用進行靈活處理�
誤區(qū)�
認為差分走線一定要靠的很近。讓差分走線靠近無非是為了增強他們的耦合,既可以提高對噪聲的免疫力,還能充分利用磁場的相反極性來抵消對外界的電磁干擾。雖說這種做法在大多數情況下是非常有利�,但不是�,如果能保證讓它們得到充分的屏蔽,不受外界干�,那么我們也就不需要再讓通過彼此的強耦合達到抗干擾和抑制 EMI 的目的了。如何才能保證差分走線具有良好的隔離和屏蔽呢?增大與其它信號走線的間距是最基本的途徑之一,電磁場能量是隨著距離呈平方關系遞減�,一般線間距超過4 倍線寬時,它們之間的干擾就極其微弱了,基本可以忽略。此�,通過地平面的隔離也可以起到很好的屏蔽作用,這種結構在高頻的�10G 以上)IC 封裝PCB 設計中經常會用采�,被稱為CPW結構,可以保證嚴格的差分阻抗控制�2Z0�� 差分走線也可以走在不同的信號層中,但一般不建議這種走法,因為不同的層產生的諸如阻抗、過孔的差別會破壞差模傳輸的效果,引入共模噪聲。此�,如果相鄰兩層耦合不夠緊密的話,會降低差分走線抵抗噪聲的能�,但如果能保持和周圍走線適當的間�,串擾就不是個問�。在一般頻率(GHz 以下�,EMI 也不會是很嚴重的問題,實驗表�,相� 500Mils 的差分走線,�3 米之外的輻射能量衰減已經達到 60dB,足以滿� FCC的電磁輻射標�,所以設計者根本不用過分擔心差分線耦合不夠而造成電磁不兼容問題�
差分信號�(yōu)點:
1、抗干擾能力�。干擾噪聲一般會等值、同時的被加載到兩根信號線上,而其差值為0,即,噪聲對信號的邏輯意義不產生影響�
2、能有效抑制電磁干擾(EMI�。由于兩根線靠得很近且信號幅值相�,這兩根線與地線之間的耦合電磁場的幅值也相等,同時他們的信號極性相�,其電磁場將相互抵消。因此對外界的電磁干擾也��
3、時序定位準�。差分信號的接受端是兩根線上的信號幅值之差發(fā)生正負跳變的點,作為判斷邏輯0/1跳變的點�。而普通單端信號以閾值電壓作為信號邏�0/1的跳變點,受閾值電壓與信號幅值電壓之比的影響較大,不適合低幅度的信號�
差分信號缺點�
若電路板的面積非常緊張,單端信號可以只有一根信號線,地線走地平�,而差分信號一定要走兩根等�、等�、緊密靠近、且在同一層面的線。這樣的情況常常發(fā)生在芯片的管腳間距很小,以至于只能穿過一根走線的情況��
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