簡單解析差分信號的優劣勢
發布時間:2018-06-21 責任編輯:lina
【導讀】眾所周知,信號存在沿信號線或者PCBxianxiamianchuanshudetexing,jibianwomenkenengbingbushuxidanduanmoshibuxiancelve,danduanzhegeshuyujiangxinhaodezhezhongchuanshutexingyuchamohegongmoliangzhongxinhaochuanshufangshiqubiekailai,houmianzheliangzhongxinhaochuanshufangshitongchanggengweifuza。

一、差分和共模方式
差模信號通過一對信號線來傳輸。一個信號線上傳輸我們通常所理解的信號;另一個信號線上則傳輸一個等值而方向相反的信號。差分和單端模式最初出現時差異不大,因為所有的信號都存在回路。
單dan端duan模mo式shi的de信xin號hao通tong常chang經jing由you一yi個ge零ling電dian壓ya的de電dian路lu來lai返fan回hui。差cha分fen信xin號hao中zhong的de每mei一yi個ge信xin號hao都dou要yao通tong過guo地di電dian路lu來lai返fan回hui。由you於yu每mei一yi個ge信xin號hao對dui實shi際ji上shang是shi等deng值zhi而er反fan向xiang的de,所suo以yi返fan回hui電dian路lu就jiu簡jian單dan地di互hu相xiang抵di消xiao了le,因yin此ci在zai零ling電dian壓ya或huo者zhe是shi地di電dian路lu上shang就jiu不bu會hui出chu現xian差cha分fen信xin號hao返fan回hui的de成cheng分fen。
共模方式是指信號出現在一個(差分)xinhaoxianduidelianggexinhaoxianshang,huozheshitongshichuxianzaidanduanxinhaoxianhedishang。duizhegegainiandelijiebingbuzhiguan,yinweihennanxiangxiangruhechanshengzheyangdexinhao。zhezhuyaoshiyinweitongchangwomenbingbushengchenggongmoxinhaodeyuangu。gongmoxinhaojuedaduoshudoushigenjujiaxiangqingkuangzaidianluzhongchanshenghuozheyoulinjindehuowaijiedexinhaoyuanouhejinlaidezaoshengxinhao。gongmoxinhaojihuzongshi“有害的”,許多設計規則就是專為預防共模信號出現而設計的。
二、差分信號線的布線
通常差分信號也是高速信號,所以高速設計規則通常也都適用於差分信號的布線,特別是設計傳輸線1這zhe樣yang的de信xin號hao線xian時shi更geng是shi如ru此ci。這zhe就jiu意yi味wei著zhe我wo們men必bi須xu非fei常chang謹jin慎shen地di設she計ji信xin號hao線xian的de布bu線xian,以yi確que保bao信xin號hao線xian的de特te征zheng阻zu抗kang沿yan信xin號hao線xian各ge處chu連lian續xu並bing且qie保bao持chi一yi個ge常chang數shu。
在差分線對的布局布線過程中,我們希望差分線對中的兩個PCB線完全一致。這就意味著,在實際應用中應該盡最大的努力來確保差分線對中的PCB線具有完全一樣的阻抗並且布線的長度也完全一致。差分PCBxiantongchangzongshichengduibuxian,erqietamenzhijiandejuliyanxianduidefangxiangzairenyiweizhidoubaochiweiyigechangshububian。tongchangqingkuangxia,chafenxianduidebujubuxianzongshijinkenengdikaojin。
三、差分信號的優勢
單端信號通常總是參照某種“參考”電平。這種“參考”電平可能是一個正值電壓也可能是地電壓、一個器件的閾值電壓、或者是其它什麼地方的另外一個信號。而另一方麵差分信號則總是參照該差分線對中的另一方。也就是說,如果一個信號線(+信號)上的電壓高於另一個信號線(-信號)上的電壓,那麼我們就可以得到一種邏輯狀態;而如果前者低於後者那麼我們就可以得到另外的一種邏輯狀態。
差分信號具有如下幾個優點:
1. 時(shi)序(xu)得(de)到(dao)精(jing)確(que)的(de)定(ding)義(yi),這(zhe)是(shi)由(you)於(yu)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)線(xian)對(dui)的(de)交(jiao)叉(cha)點(dian)要(yao)比(bi)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)相(xiang)對(dui)於(yu)一(yi)個(ge)參(can)考(kao)電(dian)平(ping)的(de)絕(jue)對(dui)電(dian)壓(ya)值(zhi)來(lai)得(de)簡(jian)單(dan)。如(ru)果(guo)差(cha)分(fen)線(xian)對(dui)遠(yuan)端(duan)的(de)信(xin)號(hao)並(bing)非(fei)嚴(yan)格(ge)意(yi)義(yi)上(shang)的(de)等(deng)值(zhi)而(er)反(fan)向(xiang),那(na)麼(me)就(jiu)會(hui)出(chu)現(xian)共(gong)模(mo)噪(zao)聲(sheng),而(er)這(zhe)將(jiang)導(dao)致(zhi)信(xin)號(hao)時(shi)序(xu)和(he)EMI方麵的問題。
2. 由(you)於(yu)差(cha)分(fen)信(xin)號(hao)並(bing)不(bu)參(can)照(zhao)它(ta)們(men)自(zi)身(shen)以(yi)外(wai)的(de)任(ren)何(he)信(xin)號(hao),並(bing)且(qie)可(ke)以(yi)更(geng)加(jia)嚴(yan)格(ge)地(di)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)交(jiao)叉(cha)點(dian)的(de)時(shi)序(xu),所(suo)以(yi)差(cha)分(fen)電(dian)路(lu)同(tong)常(chang)規(gui)的(de)單(dan)端(duan)信(xin)號(hao)電(dian)路(lu)相(xiang)比(bi)通(tong)常(chang)可(ke)以(yi)工(gong)作(zuo)在(zai)更(geng)高(gao)的(de)速(su)度(du)。
由於差分電路的工作取決於兩個信號線(它們的信號等值而反向)上(shang)信(xin)號(hao)之(zhi)間(jian)的(de)差(cha)值(zhi),同(tong)周(zhou)圍(wei)的(de)噪(zao)聲(sheng)相(xiang)比(bi),得(de)到(dao)的(de)信(xin)號(hao)就(jiu)是(shi)任(ren)何(he)一(yi)個(ge)單(dan)端(duan)信(xin)號(hao)的(de)兩(liang)倍(bei)大(da)小(xiao)。所(suo)以(yi),在(zai)其(qi)它(ta)所(suo)有(you)情(qing)況(kuang)都(dou)一(yi)樣(yang)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia),差(cha)分(fen)信(xin)號(hao)總(zong)是(shi)具(ju)有(you)更(geng)高(gao)的(de)信(xin)噪(zao)比(bi)因(yin)而(er)提(ti)供(gong)更(geng)高(gao)的(de)性(xing)能(neng)。
差分信號對EMI和he信xin號hao之zhi間jian的de串chuan擾rao耦ou合he也ye具ju有you一yi定ding的de免mian疫yi能neng力li。如ru果guo一yi對dui差cha分fen信xin號hao線xian對dui的de布bu線xian非fei常chang緊jin湊cou,那na麼me任ren何he外wai部bu耦ou合he的de噪zao聲sheng都dou會hui相xiang同tong程cheng度du地di耦ou合he到dao線xian對dui中zhong的de每mei一yi條tiao信xin號hao線xian上shang。所suo以yi耦ou合he的de噪zao聲sheng就jiu成cheng為wei“共模”噪聲,而差分信號電路對這種信號具有非常完美的免疫能力。如果線對是絞合在一起的(比如雙絞線),那麼信號線對耦合噪聲的免疫能力會更強。由於不可能在PCB上很方便地實現差分信號的絞合,那麼盡可能地將它們的布線靠近在一起就成為實際應用中一種非常好的辦法。
布線非常靠近的差分信號對相互之間也會互相緊密耦合。這種互相之間的耦合會減小EMI發射,特別是同單端PCB信號線相比。差分信號在布線時靠得越近,相互之間的耦合也就越強,因而對外的EMI輻射也就越小。
本文總結
chafenxinhaoxianzhijianhuxianghuiouhe。zhezhongouhehuiyingxiangxinhaoxiandewaizaizukang,yincibixucaiyongzhongduanpipeicelve。yaozhuyichafenxianzhijiandexianghuouhejiangzhijieyingxiangchafenzukangdejisuan。chafenxianzhijiandeouhebixubaozhengyanzhenggechafenxiandoubaochiweiyigechangshuhuozhequebaozukangdelianxuxing。zheyeshichafenxianzhijianbixubaochi“恒定間距”設計規則的原因。
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