差分信號（DifferenTIal Signal）在高速電路設計中的應用越來越廣泛，電路中最關鍵的信號往往都要采用差分結構設計，什麼令它這麼倍受青睞呢？在PCB設計中又如何能保證其良好的性能呢

？帶著這兩個問題，我們進行下一部分的討論。 何為差分信號？通俗地說，就是驅動端發送兩個等值、反相的信號
，接收端通過比較這兩個電壓的差值來判斷邏輯狀態“0”還是“1”。而承載差分信號的那一對走線就稱為差分走線。

差分信號和普通的單端信號走線相比，最明顯的優勢體現在以下三個方麵：

 

　　a.kangganraonengliqiang，yinweilianggenchafenzouxianzhijiandeouhehenhao
，dangwaijiecunzaizaoshengganraoshi
，jihushitongshibeiouhedaoliangtiaoxianshang，erjieshouduanguanxindezhishiliangxinhaodechazhi，suoyiwaijiedegongmozaoshengkeyibeiwanquandixiao。

 

　　b.能有效抑製 EMI

，同樣的道理，由於兩根信號的極性相反，他們對外輻射的電磁場可以相互抵消，耦合的越緊密，泄放到外界的電磁能量越少。

 

　　c.時序定位精確
，由於差分信號的開關變bian化hua是shi位wei於yu兩liang個ge信xin號hao的de交jiao點dian
，而er不bu像xiang普pu通tong單dan端duan信xin號hao依yi靠kao高gao低di兩liang個ge閾yu值zhi電dian壓ya判pan斷duan，因yin而er受shou工gong藝yi

，溫wen度du的de影ying響xiang小xiao，能neng降jiang低di時shi序xu上shang的de誤wu差cha，同tong時shi也ye更geng適shi合he於yu低di幅fu度du信xin號hao的de電dian路lu。目mu前qian流liu行xing的de LVDS（low voltage differenTIal signaling）就是指這種小振幅差分信號技術。

 

　　對於PCB工程師來說，最關注的還是如何確保在實際走線中能完全發揮差分走線的這些優勢。也許隻要是接觸過Layout的人都會了解差分走線的一般要求
，那就是“等長、等距”。等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；等距則主要是為了保證兩者差分阻抗一致，減少反射。“盡量靠近原則”有(you)時(shi)候(hou)也(ye)是(shi)差(cha)分(fen)走(zou)線(xian)的(de)要(yao)求(qiu)之(zhi)一(yi)。但(dan)所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)規(gui)則(ze)都(dou)不(bu)是(shi)用(yong)來(lai)生(sheng)搬(ban)硬(ying)套(tao)的(de)，不(bu)少(shao)工(gong)程(cheng)師(shi)似(si)乎(hu)還(hai)不(bu)了(le)解(jie)高(gao)速(su)差(cha)分(fen)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)的(de)本(ben)質(zhi)。下(xia)麵(mian)重(zhong)點(dian)討(tao)論(lun)一(yi)下(xia)PCB差分信號設計中幾個常見的誤區。

 

　　誤區一： 認ren為wei差cha分fen信xin號hao不bu需xu要yao地di平ping麵mian作zuo為wei回hui流liu路lu徑jing，或huo者zhe認ren為wei差cha分fen走zou線xian彼bi此ci為wei對dui方fang提ti供gong回hui流liu途tu徑jing。造zao成cheng這zhe種zhong誤wu區qu的de原yuan因yin是shi被bei表biao麵mian現xian象xiang迷mi惑huo，或huo者zhe對dui高gao速su信xin號hao傳chuan輸shu的de機ji理li認ren識shi還hai不bu夠gou深shen入ru。差cha分fen電dian路lu對dui於yu類lei似si地di彈dan以yi及ji其qi它ta可ke能neng存cun在zai於yu電dian源yuan和he地di平ping麵mian上shang的de噪zao音yin信xin號hao是shi不bu敏min感gan的de。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
，哪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zaiPCB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de耦ou合he度du，更geng多duo的de還hai是shi對dui地di的de耦ou合he
，所suo以yi差cha分fen走zou線xian的de主zhu要yao回hui流liu路lu徑jing還hai是shi存cun在zai於yu地di平ping麵mian。當dang地di平ping麵mian發fa生sheng不bu連lian續xu的de時shi候hou
，無wu參can考kao平ping麵mian的de區qu域yu，差cha分fen走zou線xian之zhi間jian的de耦ou合he才cai會hui提ti供gong主zhu要yao的de回hui流liu通tong路lu，盡jin管guan參can考kao平ping麵mian的de不bu連lian續xu對dui差cha分fen走zou線xian的de影ying響xiang沒mei有you對dui普pu通tong的de單dan端duan走zou線xian來lai的de嚴yan重zhong，但dan還hai是shi會hui降jiang低di差cha分fen信xin號hao的de質zhi量liang，增zeng加jia EMI
，要(yao)盡(jin)量(liang)避(bi)免(mian)。也(ye)有(you)些(xie)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)認(ren)為(wei)，可(ke)以(yi)去(qu)掉(diao)差(cha)分(fen)走(zou)線(xian)下(xia)方(fang)的(de)參(can)考(kao)平(ping)麵(mian)，以(yi)抑(yi)製(zhi)差(cha)分(fen)傳(chuan)輸(shu)中(zhong)的(de)部(bu)分(fen)共(gong)模(mo)信(xin)號(hao)
，但(dan)從(cong)理(li)論(lun)上(shang)看(kan)這(zhe)種(zhong)做(zuo)法(fa)是(shi)不(bu)可(ke)取(qu)的(de)，阻(zu)抗(kang)如(ru)何(he)控(kong)製(zhi)
？不(bu)給(gei)共(gong)模(mo)信(xin)號(hao)提(ti)供(gong)地(di)阻(zu)抗(kang)回(hui)路(lu)，勢(shi)必(bi)會(hui)造(zao)成(cheng)EMI輻射，這種做法弊大於利。

 

　　誤區二： 認為保持等間距比匹配線長更重要。在實際的 PCB 布bu線xian中zhong，往wang往wang不bu能neng同tong時shi滿man足zu差cha分fen設she計ji的de要yao求qiu。由you於yu管guan腳jiao分fen布bu，過guo孔kong，以yi及ji走zou線xian空kong間jian等deng因yin素su存cun在zai，必bi須xu通tong過guo適shi當dang的de繞rao線xian才cai能neng達da到dao線xian長chang匹pi配pei的de目mu的de
，但dan帶dai來lai的de結jie果guo必bi然ran是shi差cha分fen對dui的de部bu分fen區qu域yu無wu法fa平ping行xing。PCB差分走線的設計中最重要的規則就是匹配線長
，其它的規則都可以根據設計要求和實際應用進行靈活處理。

 

　　誤區三： 認ren為wei差cha分fen走zou線xian一yi定ding要yao靠kao的de很hen近jin。讓rang差cha分fen走zou線xian靠kao近jin無wu非fei是shi為wei了le增zeng強qiang他ta們men的de耦ou合he，既ji可ke以yi提ti高gao對dui噪zao聲sheng的de免mian疫yi力li
，還hai能neng充chong分fen利li用yong磁ci場chang的de相xiang反fan極ji性xing來lai抵di消xiao對dui外wai界jie的de電dian磁ci幹gan擾rao。雖sui說shuo這zhe種zhong做zuo法fa在zai大da多duo數shu情qing況kuang下xia是shi非fei常chang有you利li的de
，但dan不bu是shi絕jue對dui的de
，如ru果guo能neng保bao證zheng讓rang它ta們men得de到dao充chong分fen的de屏ping蔽bi，不bu受shou外wai界jie幹gan擾rao，那na麼me我wo們men也ye就jiu不bu需xu要yao再zai讓rang通tong過guo彼bi此ci的de強qiang耦ou合he達da到dao抗kang幹gan擾rao和he抑yi製zhi EMI 的(de)目(mu)的(de)了(le)。如(ru)何(he)才(cai)能(neng)保(bao)證(zheng)差(cha)分(fen)走(zou)線(xian)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)隔(ge)離(li)和(he)屏(ping)蔽(bi)呢(ne)？增(zeng)大(da)與(yu)其(qi)它(ta)信(xin)號(hao)走(zou)線(xian)的(de)間(jian)距(ju)是(shi)最(zui)基(ji)本(ben)的(de)途(tu)徑(jing)之(zhi)一(yi)，電(dian)磁(ci)場(chang)能(neng)量(liang)是(shi)隨(sui)著(zhe)距(ju)離(li)呈(cheng)平(ping)方(fang)關(guan)係(xi)遞(di)減(jian)的(de)，一(yi)般(ban)線(xian)間(jian)距(ju)超(chao)過(guo)4倍線寬時
，它們之間的幹擾就極其微弱了，基本可以忽略。此外
，通過地平麵的隔離也可以起到很好的屏蔽作用，這種結構在高頻的（10G以上）IC封裝PCB設計中經常會用采用，被稱為 CPW 結構，可以保證嚴格的差分阻抗控製（2Z0）。

 

　　差分走線也可以走在不同的信號層中，但一般不建議這種走法
，因為不同的層產生的諸如阻抗、過(guo)孔(kong)的(de)差(cha)別(bie)會(hui)破(po)壞(huai)差(cha)模(mo)傳(chuan)輸(shu)的(de)效(xiao)果(guo)，引(yin)入(ru)共(gong)模(mo)噪(zao)聲(sheng)。此(ci)外(wai)
，如(ru)果(guo)相(xiang)鄰(lin)兩(liang)層(ceng)耦(ou)合(he)不(bu)夠(gou)緊(jin)密(mi)的(de)話(hua)，會(hui)降(jiang)低(di)差(cha)分(fen)走(zou)線(xian)抵(di)抗(kang)噪(zao)聲(sheng)的(de)能(neng)力(li)，但(dan)如(ru)果(guo)能(neng)保(bao)持(chi)和(he)周(zhou)圍(wei)走(zou)線(xian)適(shi)當(dang)的(de)間(jian)距(ju)，串(chuan)擾(rao)就(jiu)不(bu)是(shi)個(ge)問(wen)題(ti)。在(zai)一(yi)般(ban)頻(pin)率(lv)（GHz 以下），EMI也不會是很嚴重的問題，實驗表明，相距500Mils的差分走線，在3米之外的輻射能量衰減已經達到 60dB，足以滿足FCC的電磁輻射標準
，所以設計者根本不用過分擔心差分線耦合不夠而造成電磁不兼容問題。