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背板上差分布线的设计和差分信号优势

发布时间:2022-03-21 发布时间:
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背板信号走线避免经过密集过孔区(接插件区),密集过孔区是一个参考平面极不连续的区域,否则,两条走线共用地回路,产生耦合电感,耦合回路面积加大,使辐射增强。 可见,电感与过孔区的宽度无关,只与长度有关。因此,从过孔区中间穿过的走线比边缘穿过的走线影响要大。

相对于单板,背板上的走线长度要长许多,因此背板阻抗控制就更为重要,然而由于背板层数较多,阻抗很难控制得与各单板一致,需要在各单板上做文章。而且如前面所述,板位分布造成的拓扑结构不同,使匹配方式也不相同,这时应注意接插件至接口器件的信号线要短,避免线头过长造成的反射影响,减少过孔、直角走线等阻抗不连续的因素出现。

1.差分信号优势 差分信号和普通的单端信号走线相比,最明显的优势体现在以下三个方面: 1)时序得到精确的定义,这是由于控制信号线对的交叉点要比控制信号相对于一个参考电平的绝对电压值来得简单。这也是需要精确实现差分线对等长布线的原因。如果信号不能同时到达差分线对的另一端的话,那么源端所能够提供的任何时序的控制都会大打折扣。此外,如果差分线对远端的信号并非严格意义上的等值而反向,那么就会出现共模噪声,而这将导致信号时序和EMI方面的问题。由于差分信号并不参照它们自身以外的任何信号,并且可以更加严格地控制信号交叉点的时序,所以差分电路同常规的单端信号电踣相比通常可以工作在更高的速度。

2)由于差分电路的工作取决于两个信号线(它们的信号等值而反向)上信号之间的差值,同周围的噪声相比,得到的信号就是任何一个单端信号的两倍大小。所以,在其他所有情况都一样的条件下,差分信号总是具有更高的信噪比而提供更高的性能。差分电路对于差分对上的信号电平之间的差异非常灵敏。但是相对于一些其他的参考(尤其是地)来说,它们对于差分线上的绝对电压值却不敏感。相对来说,差分电路对于类似地弹反射和其他可能存在于电源和地平面上的噪声信号等这样的问题是不敏感的,而对共模信号来说,它们则会完全一致地出现在每一条信号线上。

3)差分信号对EMI和信号之间的串扰耦合也具有一定的免疫能力。如果一对差分信号线对的布线非常紧凑,那么任何外部耦合的噪声都会相同程度地耦合到线对中的每一条信号线上。所以耦合的噪声就成为“共模”噪声,而差分信号电路对这种信号具有非常强的抗扰能力。如果线对是绞合在一起的(比如双绞线),那么信号线对耦合噪声的抗扰能力会更强。由于不可能在PCB上很方便地实现差分信号的绞合,那么尽可能地将它们的布线靠近在一起就成为实际应用中一种非常好的办法。

布线非常靠近的差分信号对相互之间也会互相紧密耦合。这种互相之间的耦合会减小EMI发射,特别是同单端PCB信号线相比。可以这样想象,差分信号中每一条信号线对外的辐射是大小相等而方向相反,因此会相互抵消,就像信号在双绞线中的情况一样。差分信号在布线时靠得越近,相互之间的耦合也就越强,因而对外的EMI辐射也就越小。


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