误区一:认为差分信号不需要地平面作为回流路径,或者认为差分走线彼此为对方提供回流途径。造成这种误区的原因是被表面现象迷惑,或者对高速信号传输的机理认识还不够深入。虽然差分电路对于类似地弹以及其它可能存在于电源和地平面上的噪音信号是不敏感的。地平面的部分回流抵消并不代表差分电路就不以参考平面作为信号返回路径,其实在信号回流分析上,差分走线和普通的单端走线的机理是一致的,即高频信号总是沿着电感最小的回路进行回流,最大的区别在于差分线除了有对地的耦合之外,还存在相互之间的耦合,哪一种耦合强,那一种就成为主要的回流通路。 在PCB 电路设计中,一般差分走线之间的耦合较小,往往只占10~20% 在PCB设计中,差分信号布局布线是至关重要的,因为这直接影响到信号质量、时序同步和电磁兼容(EMC)性能。以下将详细阐述文中提到的几个常见误区及其解析: 误区一:忽视地平面作为差分信号的回流路径。差分信号并非不需要地平面,虽然它们在一定程度上能互相抵消噪声,但这并不意味着可以完全依赖对彼此的耦合作为回流路径。实际上,高频信号总会选择电感最小的路径回流,对于差分走线来说,尽管有相互耦合,但主要的回流路径仍是地平面。因此,设计时应保持地平面的连续性和完整性,避免因地平面不连续导致的信号质量下降和EMI增加。 误区二:过分强调差分对的间距匹配而忽视线长匹配。在实际PCB设计中,线长匹配优先于等间距。因为线长不匹配会导致时序偏移和共模噪声的增加,对信号质量影响更大。尽管间距不一致会轻微改变差分阻抗,但由于差分对间的耦合本来就较弱,这种影响相对较小,可以通过终端电阻进行补偿,确保信号品质。 误区三:认为差分走线必须紧密耦合。紧密耦合的确有助于增强差分信号的抗干扰能力,减少EMI,但在某些情况下,如能确保差分走线受到良好的屏蔽,即使不靠得很近也能达到同样的效果。增大与其它信号走线的间距,使用地平面隔离是实现良好屏蔽的有效方法。 正确的差分信号PCB布局布线策略包括: 1. 保持地平面连续和完整,避免跨岛布线,确保差分走线下方有完整的参考平面。 2. 首先保证线长匹配,适当绕线以达到匹配,间距不等的影响相对较小,可通过终端电阻进行补偿。 3. 考虑增加与其它信号线的距离,至少4倍线宽的间距可显著降低相互干扰。 4. 利用地平面作为屏蔽,尤其是在高频IC封装PCB设计中,使用分割地平面以隔离差分对和其他信号线。 理解差分信号的工作原理和布局布线的关键点,能有效避免上述误区,从而优化PCB设计,提高系统的性能和稳定性。
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