信号完整性基础--差分信号（二）

  04 模态转换  

差分信号是共模信号和差模信号的叠加，理想情况下共模信号是恒定的。如果传输网络不对称，就会导致差模信号向共模信号转换，即我们所说的模态转换，体现在电路中就是差模和共模信号的畸变。如下图所示：

在S参数中用（SDC11，SDC21）和（SCD11，SCD21）表示模态转换。SCD和SDC越小表示网络的对称性越好。

在模态转换中，主要关注差模信号向共模信号转变（差模信号包含我们所需的有用信号），会导致差模信号能量的损失，不对称性越强，损失越大。

轻微的走线不对称基本不影响差模信号的质量：

05 差分抗干扰

差分走线之所以通常采用紧耦合的走线方式，主要是从抗干扰的角度去考虑。

差分线在走线时通常会保持恒定的间距，互相耦合。因此，当受到外界干扰的时候，两根走线的干扰基本接近。

差分接收器接收的是两个信号间的差量，对共模信号不敏感，因此可以提升抗干扰能力。

06 松耦合和紧耦合

对于相同的差分阻抗，可以通过调整线宽和线距实现。没有明确定义，通常将1倍线宽间距左右的信号称为紧耦合，2倍及以上线宽间距称为松耦合。

紧耦合因为两根线感受到的串扰量更为接近，可以抵消更多的串扰，但会造成更大的共模波动。

对走线进行S参数提取，松耦合有很好的传输性能，而且频率越高优势越明显。（未引入反射和串扰等外部影响），简单理解就是紧耦合两根线的容性增大，相比松耦合会有更大的能量损失。如下图仿真所示：

从理论上讲，松耦合的传输线的性能最优。但是实际PCB的走线环境一般都很恶劣，为了应对外部干扰，还是优先推荐紧耦合走线。

07 就近等长

差分信号需要等长等距，为了满足等长要求，则需要绕线，但绕线又会破坏等距。

差分信号不等长会使得信号错位，交叉点偏移以及发生模态转换等，表现在S参数上就是最终接收到的能量更少，但对于设计中常存在的10mil以内的等长误差，信号几乎是无感的。

差分对存在不等长时，应就近绕等长，集中绕等长可能会导致严重的损耗问题。如下图所示：

审核编辑：刘清