中心議題：

• 差分信號介紹
• 差分信號線的布線
• 差分信號的優勢

解決方案：

• 差分線對中的兩個PCB線完全一致
• 高速設計規則通常也都適用於差分信號的布線

布線非常靠近的差分信號對相互之間也會互相緊密耦合
，這種互相之間的耦合會減小EMI發射
，差分信號線的主要缺點是增加了PCB的麵積，本文介紹電路板設計過程中采用差分信號線布線的布線策略。

眾所周知，信號存在沿信號線或者PCB線xian下xia麵mian傳chuan輸shu的de特te性xing
，即ji便bian我wo們men可ke能neng並bing不bu熟shu悉xi單dan端duan模mo式shi布bu線xian策ce略lve，單dan端duan這zhe個ge術shu語yu將jiang信xin號hao的de這zhe種zhong傳chuan輸shu特te性xing與yu差cha模mo和he共gong模mo種zhong信xin號hao傳chuan輸shu方fang式shi區qu別bie開kai來lai
，後hou麵mian這zhe兩liang種zhong信xin號hao傳chuan輸shu方fang式shi通tong常chang更geng為wei複fu雜za。

差分和共模方式

差模信號通過一對信號線來傳輸。一個信號線上傳輸我們通常所理解的信號；另一個信號線上則傳輸一個等值而方向相反(至少在理論上是這樣)的信號。差分和單端模式最初出現時差異不大，因為所有的信號都存在回路。

單端模式的信號通常經由一個零電壓的電路(或者稱為地)來lai返fan回hui。差cha分fen信xin號hao中zhong的de每mei一yi個ge信xin號hao都dou要yao通tong過guo地di電dian路lu來lai返fan回hui。由you於yu每mei一yi個ge信xin號hao對dui實shi際ji上shang是shi等deng值zhi而er反fan向xiang的de，所suo以yi返fan回hui電dian路lu就jiu簡jian單dan地di互hu相xiang抵di消xiao了le
，因yin此ci在zai零ling電dian壓ya或huo者zhe是shi地di電dian路lu上shang就jiu不bu會hui出chu現xian差cha分fen信xin號hao返fan回hui的de成cheng分fen。

共模方式是指信號出現在一個(差分)信xin號hao線xian對dui的de兩liang個ge信xin號hao線xian上shang
，或huo者zhe是shi同tong時shi出chu現xian在zai單dan端duan信xin號hao線xian和he地di上shang。對dui這zhe個ge概gai念nian的de理li解jie並bing不bu直zhi觀guan
，因yin為wei很hen難nan想xiang象xiang如ru何he產chan生sheng這zhe樣yang的de信xin號hao。這zhe主zhu要yao是shi因yin為wei通tong常chang我wo們men並bing不bu生sheng成cheng共gong模mo信xin號hao的de緣yuan故gu。共gong模mo信xin號hao絕jue大da多duo數shu都dou是shi根gen據ju假jia想xiang情qing況kuang在zai電dian路lu中zhong產chan生sheng或huo者zhe由you鄰lin近jin的de或huo外wai界jie的de信xin號hao源yuan耦ou合he進jin來lai的de噪zao聲sheng信xin號hao。共gong模mo信xin號hao幾ji乎hu總zong是shi“有害的”，許多設計規則就是專為預防共模信號出現而設計的。

差分信號線的布線

通常(當然也有一些例外)差(cha)分(fen)信(xin)號(hao)也(ye)是(shi)高(gao)速(su)信(xin)號(hao)，所(suo)以(yi)高(gao)速(su)設(she)計(ji)規(gui)則(ze)通(tong)常(chang)也(ye)都(dou)適(shi)用(yong)於(yu)差(cha)分(fen)信(xin)號(hao)的(de)布(bu)線(xian)
，特(te)別(bie)是(shi)設(she)計(ji)傳(chuan)輸(shu)線(xian)這(zhe)樣(yang)的(de)信(xin)號(hao)線(xian)時(shi)更(geng)是(shi)如(ru)此(ci)。這(zhe)就(jiu)意(yi)味(wei)著(zhe)我(wo)們(men)必(bi)須(xu)非(fei)常(chang)謹(jin)慎(shen)地(di)設(she)計(ji)信(xin)號(hao)線(xian)的(de)布(bu)線(xian)，以(yi)確(que)保(bao)信(xin)號(hao)線(xian)的(de)特(te)征(zheng)阻(zu)抗(kang)沿(yan)信(xin)號(hao)線(xian)各(ge)處(chu)連(lian)續(xu)並(bing)且(qie)保(bao)持(chi)一(yi)個(ge)常(chang)數(shu)。

在差分線對的布局布線過程中，我們希望差分線對中的兩個PCB線完全一致。這就意味著，在實際應用中應該盡最大的努力來確保差分線對中的PCB線具有完全一樣的阻抗並且布線的長度也完全一致。差分PCB線xian通tong常chang總zong是shi成cheng對dui布bu線xian，而er且qie它ta們men之zhi間jian的de距ju離li沿yan線xian對dui的de方fang向xiang在zai任ren意yi位wei置zhi都dou保bao持chi為wei一yi個ge常chang數shu不bu變bian。通tong常chang情qing況kuang下xia

，差cha分fen線xian對dui的de布bu局ju布bu線xian總zong是shi盡jin可ke能neng地di靠kao近jin。
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差分信號的優勢

單端信號通常總是參照某種“參考”電平。這種“參考”電平可能是一個正值電壓也可能是地電壓、一個器件的閾值電壓

、或者是其它什麼地方的另外一個信號。而另一方麵差分信號則總是參照該差分線對中的另一方。也就是說，如果一個信號線(+信號)上的電壓高於另一個信號線(-信號)上的電壓，那麼我們就可以得到一種邏輯狀態
；而如果前者低於後者那麼我們就可以得到另外的一種邏輯狀態，參見圖1。


差分信號具有如下幾個優點：1.shixudedaojingquededingyi，zheshiyouyukongzhixinhaoxianduidejiaochadianyaobikongzhixinhaoxiangduiyuyigecankaodianpingdejueduidianyazhilaidejiandan。zheyeshixuyaojingqueshixianchafenxianduidengchangbuxiandeyigeliyou。ruguoxinhaobunengtongshidaodachafenxianduidelingyiduandehua，nameyuanduansuonenggoutigongderenheshixudekongzhidouhuidadazhekou。ciwai，ruguochafenxianduiyuanduandexinhaobingfeiyangeyiyishangdedengzhierfanxiang
，namejiuhuichuxiangongmozaosheng
，erzhejiangdaozhixinhaoshixuheEMI方麵的問題。2.由you於yu差cha分fen信xin號hao並bing不bu參can照zhao它ta們men自zi身shen以yi外wai的de任ren何he信xin號hao
，並bing且qie可ke以yi更geng加jia嚴yan格ge地di控kong製zhi信xin號hao交jiao叉cha點dian的de時shi序xu，所suo以yi差cha分fen電dian路lu同tong常chang規gui的de單dan端duan信xin號hao電dian路lu相xiang比bi通tong常chang可ke以yi工gong作zuo在zai更geng高gao的de速su度du。

由於差分電路的工作取決於兩個信號線(它們的信號等值而反向)shangxinhaozhijiandechazhi，tongzhouweidezaoshengxiangbi
，dedaodexinhaojiushirenheyigedanduanxinhaodeliangbeidaxiao。suoyi，zaiqitasuoyouqingkuangdouyiyangdetiaojianxia，chafenxinhaozongshijuyougenggaodexinzaobiyinertigonggenggaodexingneng。

差分電路對於差分對上的信號電平之間的差異非常靈敏。但是相對於一些其它的參考(尤其是地)來lai說shuo
，它ta們men對dui於yu差cha分fen線xian上shang的de絕jue對dui電dian壓ya值zhi卻que不bu敏min感gan。相xiang對dui來lai說shuo

，差cha分fen電dian路lu對dui於yu類lei似si地di彈dan反fan射she和he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聲sheng信xin號hao等deng這zhe樣yang的de問wen題ti是shi不bu敏min感gan的de
，而er對dui共gong模mo信xin號hao來lai說shuo

，它ta們men則ze會hui完wan全quan一yi致zhi地di出chu現xian在zai每mei一yi條tiao信xin號hao線xian上shang。

差分信號對EMI和he信xin號hao之zhi間jian的de串chuan擾rao耦ou合he也ye具ju有you一yi定ding的de免mian疫yi能neng力li。如ru果guo一yi對dui差cha分fen信xin號hao線xian對dui的de布bu線xian非fei常chang緊jin湊cou，那na麼me任ren何he外wai部bu耦ou合he的de噪zao聲sheng都dou會hui相xiang同tong程cheng度du地di耦ou合he到dao線xian對dui中zhong的de每mei一yi條tiao信xin號hao線xian上shang。所suo以yi耦ou合he的de噪zao聲sheng就jiu成cheng為wei“共模”噪聲
，而差分信號電路對這種信號具有非常完美的免疫能力。如果線對是絞合在一起的(比如雙絞線)，那麼信號線對耦合噪聲的免疫能力會更強。由於不可能在PCB上很方便地實現差分信號的絞合，那麼盡可能地將它們的布線靠近在一起就成為實際應用中一種非常好的辦法。

布線非常靠近的差分信號對相互之間也會互相緊密耦合。這種互相之間的耦合會減小EMI發射
，特別是同單端PCBxinhaoxianxiangbi。keyizheyangxiangxiang
，chafenxinhaozhongmeiyitiaoxinhaoxianduiwaidefusheshidaxiaoxiangdengerfangxiangxiangfan

，yincihuixianghudixiao，jiuxiangxinhaozaishuangjiaoxianzhongdeqingkuangyiyang。chafenxinhaozaibuxianshikaodeyuejin，xianghuzhijiandeouheyejiuyueqiang
，yinerduiwaideEMI輻射也就越小。

差分電路的主要缺點就是增加了PCB線。所以
，如果應用過程中不能發揮差分信號的優點的話，那麼不值得增加PCB麵積。但是如果設計出的電路性能方麵有重大改進的話，那麼增加的布線麵積所付出的代價就是值得的。

差分信號線之間互相會耦合。這種耦合會影響信號線的外在阻抗，因此必須采用終端匹配策略(參見注解2中有關討論以及差分阻抗的計算)。差分阻抗的計算很困難，國家半導體在這個領域提供了一些參考。PolarInstruments也提供一個獨立的可以計算許多種不同的差分信號結構3的差分阻抗計算器(需要一些費用)。高端的設計工具包也可以計算差分阻抗。

但dan是shi要yao注zhu意yi差cha分fen線xian之zhi間jian的de相xiang互hu耦ou合he將jiang直zhi接jie影ying響xiang差cha分fen阻zu抗kang的de計ji算suan。差cha分fen線xian之zhi間jian的de耦ou合he必bi須xu保bao證zheng沿yan整zheng個ge差cha分fen線xian都dou保bao持chi為wei一yi個ge常chang數shu或huo者zhe確que保bao阻zu抗kang的de連lian續xu性xing。這zhe也ye是shi差cha分fen線xian之zhi間jian必bi須xu保bao持chi“恒定間距”設計規則的原因。