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本章我們接著講《信號(hào)完整性基礎(chǔ)》系列第五章節(jié)差分信號(hào)剩余內(nèi)容。
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)勢越明顯。(未引入反射和串?dāng)_等外部影響),簡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
差分信號(hào)需要等長等距,為了滿足等長要求,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)的等長誤差,信號(hào)幾乎是無感的。
差分對(duì)存在不等長時(shí),應(yīng)就近繞等長,集中繞等長可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的損耗問題。如下圖所示:
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