信號(hào)完整性基礎(chǔ)--差分信號(hào)（二）

04模態(tài)轉(zhuǎn)換

差分信號(hào)是共模信號(hào)和差模信號(hào)的疊加，理想情況下共模信號(hào)是恒定的。如果傳輸網(wǎng)絡(luò)不對(duì)稱，就會(huì)導(dǎo)致差模信號(hào)向共模信號(hào)轉(zhuǎn)換，即我們所說的模態(tài)轉(zhuǎn)換，體現(xiàn)在電路中就是差模和共模信號(hào)的畸變。如下圖所示：

在S參數(shù)中用（SDC11，SDC21）和（SCD11，SCD21）表示模態(tài)轉(zhuǎn)換。SCD和SDC越小表示網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱性越好。

在模態(tài)轉(zhuǎn)換中，主要關(guān)注差模信號(hào)向共模信號(hào)轉(zhuǎn)變（差模信號(hào)包含我們所需的有用信號(hào)），會(huì)導(dǎo)致差模信號(hào)能量的損失，不對(duì)稱性越強(qiáng)，損失越大。

輕微的走線不對(duì)稱基本不影響差模信號(hào)的質(zhì)量：

05差分抗干擾

差分走線之所以通常采用緊耦合的走線方式，主要是從抗干擾的角度去考慮。

差分線在走線時(shí)通常會(huì)保持恒定的間距，互相耦合。因此，當(dāng)受到外界干擾的時(shí)候，兩根走線的干擾基本接近。

差分接收器接收的是兩個(gè)信號(hào)間的差量，對(duì)共模信號(hào)不敏感，因此可以提升抗干擾能力。

06 松耦合和緊耦合

對(duì)于相同的差分阻抗，可以通過調(diào)整線寬和線距實(shí)現(xiàn)。沒有明確定義，通常將1倍線寬間距左右的信號(hào)稱為緊耦合，2倍及以上線寬間距稱為松耦合。

緊耦合因?yàn)閮筛€感受到的串?dāng)_量更為接近，可以抵消更多的串?dāng)_，但會(huì)造成更大的共模波動(dòng)。

對(duì)走線進(jìn)行S參數(shù)提取，松耦合有很好的傳輸性能，而且頻率越高優(yōu)勢(shì)越明顯。（未引入反射和串?dāng)_等外部影響），簡(jiǎn)單理解就是緊耦合兩根線的容性增大，相比松耦合會(huì)有更大的能量損失。如下圖仿真所示：

從理論上講，松耦合的傳輸線的性能最優(yōu)。但是實(shí)際PCB的走線環(huán)境一般都很惡劣，為了應(yīng)對(duì)外部干擾，還是優(yōu)先推薦緊耦合走線。

07就近等長(zhǎng)

差分信號(hào)需要等長(zhǎng)等距，為了滿足等長(zhǎng)要求，則需要繞線，但繞線又會(huì)破壞等距。

差分信號(hào)不等長(zhǎng)會(huì)使得信號(hào)錯(cuò)位，交叉點(diǎn)偏移以及發(fā)生模態(tài)轉(zhuǎn)換等，表現(xiàn)在S參數(shù)上就是最終接收到的能量更少，但對(duì)于設(shè)計(jì)中常存在的10mil以內(nèi)的等長(zhǎng)誤差，信號(hào)幾乎是無感的。

差分對(duì)存在不等長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)就近繞等長(zhǎng)，集中繞等長(zhǎng)可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的損耗問題。如下圖所示：

審核編輯：劉清