差分和模數完美的show-——設計先生之回流設計係列(5)
發布時間:2015-04-21 來源:楊洲 一博科技 責任編輯:sherry
【導讀】上(shang)篇(pian)講(jiang)到(dao)了(le)跨(kua)分(fen)割(ge)在(zai)回(hui)流(liu)路(lu)徑(jing)上(shang)的(de)影(ying)響(xiang),設(she)計(ji)過(guo)程(cheng)中(zhong)需(xu)要(yao)盡(jin)量(liang)避(bi)免(mian)這(zhe)種(zhong)狀(zhuang)況(kuang)出(chu)現(xian)。對(dui)於(yu)信(xin)號(hao)換(huan)層(ceng)也(ye)是(shi)一(yi)樣(yang)。如(ru)果(guo)在(zai)必(bi)須(xu)換(huan)層(ceng)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),我(wo)們(men)也(ye)應(ying)該(gai)有(you)所(suo)選(xuan)擇(ze),而(er)不(bu)是(shi)盲(mang)目(mu)的(de)換(huan)到(dao)哪(na)層(ceng)就(jiu)是(shi)哪(na)層(ceng)。這(zhe)裏(li)讓(rang)我(wo)們(men)來(lai)探(tan)討(tao)下(xia)我(wo)們(men)設(she)計(ji)中(zhong)經(jing)常(chang)見(jian)到(dao)的(de)一(yi)些(xie)信(xin)號(hao),他(ta)們(men)與(yu)回(hui)流(liu)又(you)會(hui)有(you)怎(zen)樣(yang)的(de)關(guan)係(xi)?
承前:shangpianjiangdaolekuafengezaihuiliulujingshangdeyingxiang,shejiguochengzhongxuyaojinliangbimianzhezhongzhuangkuangchuxian。duiyuxinhaohuancengyeshiyiyang。ruguozaibixuhuancengdeqingkuangxia,womenyeyinggaiyousuoxuanze,erbushimangmudehuandaonacengjiushinaceng。
本節:讓我們來探討下我們設計中經常見到的一些信號,他們與回流又會有怎樣的關係,像差分信號,它自身有沒有回流;像數模信號,從回流的角度能不能互相依靠?
差分信號
差分對信號的對內兩信號互為對方提供返回路徑,那麼是否可以說我們走差分線無需考慮與參考平麵的緊耦合要求?
a,簡單理解下差分,一正一負同時傳輸,注意等長,等寬,同層兩兩走在一起。優勢就是抗幹擾能力強。噪聲,EMI電磁幹擾等加載在差分線的上麵,最終一正一負相加還是為0。所以外麵對它的幹擾很小。
b,那麼這樣的差分對信號,對內兩信號互為對方提供返回路徑,是不是我們就不需要考慮地平麵作為回流平麵了呢?
答案肯定是否定的,因為我們知道高速差分不僅僅要地作為參考平麵,而且在設計的時候,上下層參考麵都是地。請看設計先生的分析:
1,分fen析xi最zui本ben質zhi原yuan因yin還hai是shi要yao從cong高gao速su信xin號hao傳chuan輸shu的de機ji理li認ren識shi。地di平ping麵mian的de部bu分fen回hui流liu抵di消xiao並bing不bu代dai表biao差cha分fen電dian路lu就jiu不bu以yi參can考kao平ping麵mian作zuo為wei信xin號hao返fan回hui路lu徑jing,其qi實shi在zai信xin號hao回hui流liu分fen析xi上shang,差cha分fen走zou線xian和he普pu通tong的de單dan端duan走zou線xian的de機ji理li是shi一yi致zhi的de,即ji高gao頻pin信xin號hao總zong是shi沿yan著zhe電dian感gan最zui小xiao的de回hui路lu進jin行xing回hui流liu,最zui大da的de區qu別bie在zai於yu差cha分fen線xian除chu了le有you對dui地di的de耦ou合he之zhi外wai,還hai存cun在zai相xiang互hu之zhi間jian的de耦ou合he,哪na一yi種zhong耦ou合he強qiang,那na一yi種zhong就jiu成cheng為wei主zhu要yao的de回hui流liu通tong路lu.在PCB電路設計中,一般差分走線之間的耦合較小,往往隻占 10~20%的耦合度,更多的還是對地的耦合,所以差分走線的主要回流路徑還是存在於地平麵。
2,受限於器件工藝,PCB走線等因素,對內兩信號無法實現完全的對稱,不可避免的存在共模分量,這部分共模分量需要通過參考平麵實現回流。
信號回流之:數模信號
設計中我們常說數模分開,我們試想一下如果模擬區域走了數字信號,那麼它的回流是怎樣的?會對信號有什麼影響?
a, 第一種可能回流信號繼續保持在數字地上,並繞過模擬地層,但是這會導致回路麵積增大並帶來潛在的EMI問題。
b,第二種可能回流信號通過某種方法在模擬電源層上找到了一條通道,從而繼續在走線下方流動。在這種情況下不存在EMI問題,但是存在數字信號在模擬層流動的問題,這個數字信號可能會對這個區域的模擬信號造成幹擾。產生串擾或者共地噪聲問題。

設計先生這樣一分析,是不是又多增加了幾個數模分開的理由。
設(she)計(ji)先(xian)生(sheng)關(guan)於(yu)回(hui)流(liu)的(de)問(wen)題(ti)講(jiang)到(dao)這(zhe)裏(li)基(ji)本(ben)就(jiu)講(jiang)完(wan)了(le),當(dang)然(ran)還(hai)有(you)更(geng)多(duo)更(geng)深(shen)的(de)關(guan)於(yu)這(zhe)方(fang)麵(mian)的(de)東(dong)西(xi),畢(bi)竟(jing)學(xue)無(wu)止(zhi)境(jing)。如(ru)果(guo)你(ni)有(you)更(geng)多(duo)方(fang)麵(mian)的(de)東(dong)西(xi)需(xu)要(yao)一(yi)起(qi)交(jiao)流(liu),探(tan)討(tao),可(ke)以(yi)一(yi)起(qi)交(jiao)流(liu)。
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