01 什么是差分线?
两条传输线,传输两个相位相反的信号,就叫差分传输,也叫奇模传输,这两条传输线构成的系统叫做差分线,它们的阻抗称为差分阻抗。
定义只有一个核心:两条线,传输相位相反信号,这就是差分线,它没有定义差分线要平行,也没有定义差分阻抗。
02 差分线要平行?可以不平行吗?
差分线平行走线,一是为了提高抗干扰能力,二是保证阻抗连续性,其实本质是保证了两条线耦合程度不变,从而保证了阻抗连续性。
那可以不平行吗?
当然是可以,差分线定义并没有平行这要求。当不平行走线的时候,我们只需要保证不平行的地方间距大于5W以上,同时保证单线阻抗一致,且保证两条线受到外界干扰很小,就可以不平行走线,也可以不用耦合在一起。比如测试夹具通常的处理,如下图USB3.0的夹具,出来后就变成单端走线,阻抗控制50欧姆:
实际上,根据定义,就算我们飞线2条,比如用同轴线,最后他们汇集到接收端,这样的2条线他也是差分传输。我们要求的平行,是为了大多数情况下,工程能够实现。
03 差分线要等长?可以不等长吗?
答案是不可以,差分线物理规则最重要的要求就是等长。
根据定义,接收端是将两条线的信号做差,我们实际的信号是梯形波,都有上升下降时间,当2条线不等长的时候,他们相位就会有误差,当长度相差过大的时候,甚至会将作差后的结果从0变成1。如下图:理想的应该是波峰对波谷,这样代表1。
极限情况,假如此时紫色波形因为长度长了或者短了,现在的波谷变成波峰,相位差180度,那么他俩作差就是代表0,此时传输错误。
当然上面例子是极端情况,即使没有相差那么大,比如相位差了30度,它也会对眼图影响很大,差模分量会转变为共模分量,且共模抗扰能力会大大下降。
所以我认为差分线中最重要的指标就是等长,一般都要求对内5mil,最大10mil误差。
04 差分阻抗为什么是100欧姆?
这个和单端50欧姆是对应的,以前这么用,就一直沿用了。我们也会看到90欧姆的,85欧姆的,这些和连接器有关系,和主芯片有关系。
05 差分对可以不走同层吗?
答案是可以,且理论上走上下两层比同层更优,首先BGA出线容易,最重要的是玻纤效应,不同层可以大大减小玻纤效应。
但是实际工程因为加工工艺,叠层会有随机误差,无法保证上下两层走线能够准确重叠且影响非常大,故这种走线方式几乎不使用。
玻纤效应图
审核编辑:汤梓红
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原文标题:差分线十问-篇章1
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