對(duì)差分探頭認(rèn)識(shí)常見的5大誤區(qū)！

1.一般認(rèn)為，差分信號(hào)不需要接地層作為返回路徑，或者差分走線為彼此提供返回路徑。造成這種誤解的原因是我們被表面現(xiàn)象所迷惑或者對(duì)高速信號(hào)傳輸?shù)臋C(jī)理認(rèn)識(shí)不夠深入。差分通道對(duì)電源和地平面上可能存在的類似地炸彈和其他噪聲信號(hào)不敏感。接地層的部分返回消除并不意味著差分通道不使用參考層作為信號(hào)返回路徑。其實(shí)在信號(hào)回流分析中，差分走線的機(jī)理和普通單端走線是一樣的，即高頻信號(hào)總是沿著電感最小的回路回流。最大的區(qū)別是差分線除了耦合到地之外，還相互耦合，耦合較強(qiáng)的那條成為主要的返回路徑。

在PCB電路設(shè)計(jì)中，一般差分走線之間的耦合很小，往往只占耦合度的10~20%，更多的是對(duì)地的耦合，所以差分走線的主要返回路徑仍然存在于接地層。當(dāng)接地層不連續(xù)時(shí)，差分走線之間的耦合將在沒有參考層的區(qū)域提供主要返回路徑。雖然參考面不連續(xù)性對(duì)差分走線的影響沒有普通單端走線那么嚴(yán)重，但還是會(huì)降低差分信號(hào)的質(zhì)量，增加EMI，應(yīng)該盡量避免。一些設(shè)計(jì)人員認(rèn)為可以移除差分走線下方的參考平面，以抑制差分傳輸中的一些共模信號(hào)，但這在理論上是不可取的。阻抗怎么控制?不為共模信號(hào)提供阻抗環(huán)路，必然會(huì)產(chǎn)生EMI輻射，弊大于利。

2.認(rèn)為保持等間距比匹配線長(zhǎng)更重要。在實(shí)際PCB布線中，無法同時(shí)滿足差分設(shè)計(jì)的要求。由于引腳分布、過孔和布線空間的原因，要達(dá)到線長(zhǎng)匹配的目的，就必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟季€，但結(jié)果必然是差分對(duì)的某些區(qū)域不能平行。PCB差分布線設(shè)計(jì)中最重要的規(guī)則是匹配線長(zhǎng)，其他規(guī)則可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)際應(yīng)用靈活處理。

3.人們認(rèn)為差分布線必須靠得很近。使差分走線相互靠近，無非是增強(qiáng)其耦合性，既能提高對(duì)噪聲的抗擾度，又能充分利用磁場(chǎng)的相反極性來抵消對(duì)外界的電磁干擾。雖然這種方法在大多數(shù)情況下非常有益，但它不是絕對(duì)的。如果能保證它們完全屏蔽外界干擾，那么就不需要通過相互之間的強(qiáng)耦合來達(dá)到抗干擾和抑制EMI的目的。

怎樣才能保證差分布線有良好的隔離和屏蔽?增加與其他信號(hào)跡線的距離是最基本的方法之一。電磁場(chǎng)的能量與距離成平方關(guān)系遞減。一般當(dāng)線間距超過4倍線寬時(shí)，它們之間的干擾極其微弱，基本可以忽略。另外，接地層的隔離也能起到很好的屏蔽作用。這種結(jié)構(gòu)常用于高頻(10G以上)IC封裝PCB的設(shè)計(jì)中，稱為CPW結(jié)構(gòu)，可以保證嚴(yán)格的差分阻抗控制。

差分布線也可以在不同的信號(hào)層走線，但一般不推薦，因?yàn)椴煌瑢赢a(chǎn)生的阻抗和過孔的差異會(huì)破壞差模傳輸?shù)男Ч?，引入共模噪聲。另外，如果相鄰兩層耦合不夠緊密，差分布線抗噪聲的能力會(huì)降低，但如果能與周圍布線保持適當(dāng)?shù)木嚯x，串?dāng)_就不是問題。在一般頻率下(GHz以下)，EMI不會(huì)是一個(gè)嚴(yán)重的問題。實(shí)驗(yàn)表明，500Mils距離的差分線在3米距離的輻射能量衰減已經(jīng)達(dá)到60dB，足以滿足FCC電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)。因此，設(shè)計(jì)人員不必過于擔(dān)心差分線耦合不足導(dǎo)致的電磁不兼容問題。

4. 差分曼徹斯特編碼不是一種差分信號(hào)。意味著邏輯狀態(tài)“0”用每一位開始時(shí)的電平跳變來表示，邏輯狀態(tài)“1”用無跳變來表示。但是每一位中間的跳變都是作為同步時(shí)鐘，沒有邏輯意義。

5.在雙絞線上跑的不一定是差分信號(hào)，雙絞線上單端信號(hào)的電磁輻射比平行線小。

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審核編輯：湯梓紅