在高速 PCB 設計中，差分信號的應用越來越廣泛，這主要是因為和普通的單端信號走線相比，差分信號具有抗幹擾能力強
、能有效抑製 EMI
、時序定位精確的優勢。作為一名（準）PCB 設計工程師
，我們當然需要充分理解差分信號！

 

 

 

關於差分信號

嚴格意義上來說

，所有的電壓信號都是“差分”的

，因為一個電壓總是相對另一個電壓而言。但大部分情況下

，我們會把“地”做為電壓基準點
，從而測得另一個電壓值



，這種信號被稱為單端信號。由於是和“地”做比較，單端信號在 PCB 上的表現通常隻有一根導線（Track）。

 

那na什shen麼me是shi差cha分fen信xin號hao呢ne？區qu別bie於yu傳chuan統tong的de一yi根gen信xin號hao線xian一yi根gen地di線xian的de做zuo法fa，差cha分fen傳chuan輸shu在zai這zhe兩liang根gen線xian上shang都dou傳chuan輸shu信xin號hao，這zhe兩liang個ge信xin號hao的de振zhen幅fu相xiang等deng，相xiang位wei相xiang差cha 180 度，極性相反。在這兩根線上傳輸的信號就是差分信號。

 

 

 

差分信號在 PCB 上的表現會有兩根導線（Track）。

 

 

 

差分信號的優缺點

優點

1
、抗幹擾能力強。幹擾噪聲一般會等值、同時的被加載到兩根信號線上，而其差值為 0
，即：噪聲對信號的邏輯意義不產生影響。

 

2、能有效抑製電磁幹擾（EMI）。由you於yu兩liang根gen線xian靠kao得de很hen近jin且qie信xin號hao幅fu值zhi相xiang等deng

，這zhe兩liang根gen線xian與yu地di線xian之zhi間jian的de耦ou合he電dian磁ci場chang的de幅fu值zhi也ye相xiang等deng
，同tong時shi他ta們men的de信xin號hao極ji性xing相xiang反fan，其qi電dian磁ci場chang將jiang相xiang互hu抵di消xiao。因yin此ci對dui外wai界jie的de電dian磁ci幹gan擾rao也ye小xiao。

 

3、時序定位準確。差分信號的接受端是兩根線上的信號幅值之差發生正負跳變的點，作為判斷邏輯 0/1 跳變的點的。而普通單端信號以閾值電壓作為信號邏輯 0/1 的跳變點，受閾值電壓與信號幅值電壓之比的影響較大

，不適合低幅度的信號。

 

缺點

若電路板的麵積非常緊張，單端信號可以隻有一根信號線，地線走地平麵
，而差分信號一定要走兩根等長、等寬、緊密靠近
、且在同一層麵的線。這樣的情況常常發生在芯片的管腳間距很小，以至於隻能穿過一根走線的情況下。

 

 

 

差分信號布線要求

在 PCB 電路板上
，差分走線必須是等長、等寬、緊密靠近
、且在同一層麵的兩根線。

 

1. 等長：等長是指兩條線的長度要盡量一樣長，是為了保證兩個差分信號時刻保持相反極性。減少共模分量。

2. 等寬、等距：等寬是指兩條信號的走線寬度需要保持一致，等距是指兩條線之間的間距要保持不變，保持平行。

3. 差分線彼此靠近
，靠越近，回路麵積越小，走線下麵感應電流的回路麵積也越小

，對 EMI 控製也好。

4. 差分走線要求在同一板層上，因為不同層之間的阻抗
、過孔等差別會降低差模傳輸的效果而引入共模噪聲。

 

提醒：在 PCB 布線規則中
，有一條“關鍵信號線優先”的原則
，即電源


、摸擬信號

、高速信號、時鍾信號、差分信號和同步信號等關鍵信號優先布線。