单端和差分信号PCB布局之间的差异

PCB设计师引起更多共鸣的人是科学家 古斯塔夫·基尔霍夫（Gustav Kirchoff），以准确描述电路回路中电流，电压和电阻之间的关系而闻名。这些关系是设计人员为PCB布局创建信号走线的基础。而且，正如任何设计人员所知道的那样，具有相同来源和端接的两条走线无法使用与一条相同的布线数量来运行。但是，特定的跟踪参数取决于用于处理和测量信号的参考类型。让我们看一下单端信号和差分信号之间的差异，以及这些差异如何影响您的PCB布局。

单端和差分信号之间有什么区别？

电路板上电信号传输的主要类型是单端和差分。这些类型之间的主要区别在于，对于单端信号传输，一根电线，电缆或走线会承载参考（相对于信号地进行测量）的信号。在大多数情况下，信号接地是PCB堆叠。对于差分信号传输，使用了两条迹线，并且沿着每条迹线的信号正好镜像沿着另一条迹线的信号（前提是噪声最小且迹线参数正确匹配）。

单端信号传输用于计算机和外围设备通信；包括VGA，PCI，键盘，主板和SCSI硬盘驱动器。此信号类型也用于RS-232和内部集成电路（I2C）通信。差分信号通过HDMI，USB，RS-422，RS-485，SDI和双绞线电缆传输。它们还用于低信号幅度信号。

使用单端信令的主要优点是，布线所需的电路板面积较小，并且布线本身也更容易。但是，噪声敏感度可能是一个问题，尤其是通常出现在地面或回路上的共模噪声。另一方面，差分信号会占用更多空间，并且布线要复杂得多。例如，走线长度必须匹配。这些缺点可以通过最小的噪声，EMI，串扰和共模噪声抑制得到缓解，因为该噪声在两条走线上以相等的幅度和相反的极性出现，从而抵消了其影响。此外，差分信号传输有利于阻抗匹配，从而使信号幅度加倍并且切换精度较低。显然，单端和差分信号之间存在明显的差异，

单端和差分信号的PCB布局

在电路板上布线时，必须考虑两个方面。其中之一是您的电路板是否可以按照规格制造。可以通过应用PCB走线宽度和间距限制由您的合同制造商（CM）规定。作为DFM实施的一部分，这应该是正常的练习。另一个考虑因素是信号本身，因为信号完整性受到以下因素的影响PCB走线宽度和长度。

取决于使用单端还是差分信令，路由注意事项有所不同，如下所示。

 

如上图所示，单端信令使用一条迹线，而差分信令则需要一对。为了为信号端路由提供一致的参考和返回，在始发端和终接端都必须连接到接地层。差分路由不需要这种连接，因为一条迹线可作为另一条迹线的参考。但是，两条迹线必须相同。这包括长度，宽度，铜重量和等距间隔。尽管比较可取，但并非总是能够沿组件周围的同一路径对差分对进行布线，如图所示。在这些情况下，PCB布线技术使用弯曲来确保走线长度和阻抗匹配，从而使两个信号具有相同的传播延迟量。

对于PCBA跟踪路由，信号类型会极大地影响您的PCB布局。路由单端信号和差分信号之间的区别非常明显，必须将注意事项和要求纳入您的路由中。否则，您的信号完整性可能会严重受损。