差分信號的抗擾以及EMI特性 射頻差分信號是否需要地平面

習慣了單端信號，對差分信號的使用還是會有點發(fā)怵。所以有的器件廠商，雖然輸入接口是差分，但是會注明一下，單端輸入時的具體接法。

差分信號的抗擾以及EMI特性

但其實，由于差分信號是對差模信號響應(yīng)，對共模信號不敏感，所以差分信號的抗干擾特性是優(yōu)于單端信號的。

即差分信號是對兩根線之間的差值響應(yīng)，而不是對線與地之間的差值響應(yīng)。比如說，有一干擾信號，耦合到一對差分線上，我們可以近似認為，耦合到兩根線上的干擾是等幅同相的，所以差分信號對它不響應(yīng)。

同時，差分信號上兩根線上的電流是相反的，所以一定程度上，兩者在兩根導體外產(chǎn)生的磁場是有相消的情況存在的。而電場又緊密的耦合在一起，所以，差分信號對外產(chǎn)生的輻射干擾也是小于單端信號的。

射頻差分信號需要地平面么?

差分信號兩線之間互為參考，那下面還需不需要地平面呢(2)(3)?這個問題稍微有點復(fù)雜。

如果結(jié)構(gòu)中，有兩根耦合微帶線以及參考平面的話，如上圖所示，那在其結(jié)構(gòu)中存在兩種模式：

(1) 奇模模式

給兩根線的驅(qū)動電壓等幅反相，則會激發(fā)出奇模模式。

(2) 偶模模式

給兩根線的驅(qū)動電壓等幅同相，則會激發(fā)出偶模模式。

從上圖可以發(fā)現(xiàn)，不管是偶模模式還是奇模模式，都存在著微帶線與參考平面的耦合。

雖然在奇模模式下，微帶線之間會有一定程度上的互為參考面，但是還是有部分回流存在于參考地平面上。

如果地平面被分割或被移除，肯定會造成模式的破壞。

如果在實際設(shè)計時，需盡量保持差分線下地平面的完整。如果真的沒辦法，不能保證地平面完整的話，可以參考文獻【3】，合理設(shè)計差分線之間的間距，選擇介質(zhì)材料的厚度，以減小地平面對微帶差分線的阻抗。

差分信號為什么會有偶模模式呢?

理想的差分信號，共模就是DC，這個時候是不存在偶模模式的;只存在奇模模式。

但是如果差分信號的相位之間不是嚴格相差180度，而是有幾度的偏移，這在實際應(yīng)用中經(jīng)常發(fā)生。這個時候，就產(chǎn)生偶模模式了。

我們可以用公式推導一下。

如果假設(shè)頻率為50Hz，用matlab畫出上述的曲線，則可以看到共模信號已經(jīng)產(chǎn)生，只不過幅度比較小。

差分濾波器等怎么設(shè)計

如果需要在差分回路上放置濾波器，應(yīng)該怎么設(shè)計呢?

其實很簡單，比如你要設(shè)計輸入輸出阻抗為200ohm的差分濾波器【5】，就先設(shè)計輸入輸出阻抗為100ohm的單端濾波器，然后將兩個這樣的濾波器的接地端連接在一起，將原來并聯(lián)支路上可合并的合在一起，即可得到輸入輸出差分阻抗為200ohm的濾波器。

差分線繪制時，要注意哪些事項?【6】

(1) 差分線之間，首要任務(wù)是保持等長。

因為差分接收器主要通過檢測正負信號的交叉點位置，所以，如果不等長，交叉點位置就會改變。

(2) 盡量保證差分線寬度、間距不變，因為這兩個參數(shù)改變的話，會引起差分線特征阻抗的改變，引起反射。

(3) 補等長的時候，哪邊有不等長不哪邊。

(4) 和單端信號一樣，避免使用90度角。

(5) 差分線之間布局盡量對稱，特別在串聯(lián)電阻或電容處。

(6) 在差分線上不要有stub.

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審核編輯：湯梓紅