差分信号的详解和优点

差分信号的详解和优点

差分信号：（Differential Signal）

在高速电路设计中的应用越来越广泛，电路中最关键的信号往往都要采用差分结构设计。

何为差分信号？通俗地说，就是驱动端发送两个等值、反相的信号，接收端通过比较这两个电压的差值来判断逻辑状态“0”还是“1”。而承载差分信号的那一对走线就称为差分走线。

差分信号的优点：

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 ． 抗干扰能力强 ，因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时被耦合到两条线上，而接收端关心的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可以被完全抵消。

2 ． 能有效抑制 EMI ，同样的道理，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少。

3 ． 时序定位精确 ，由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路。

差分走线的一般要求：

等长、等距、尽量靠近、尽量同层减少过孔。

1 ．等长是为了保证两个差分信号时刻保持相反极性，减少共模分量；两根差分线之间的间距必须在整个长度上保持恒定。

2 ．等距则主要是为了保证两者差分阻抗一致，减少反射。差摸阻抗随着耦合程度的不同发生变化。耦合程度与走线间距有关。

3 ．尽量靠近原则有时候也是差分走线的要求之一。差分线彼此靠近，靠越近，回路面积越小，走线下面感应电流的回路面积也越小，对EMI控制也好。差分走线的主要回流路径还是存在于地平面。

4 ．差分线的 阻抗计算 。差分线的阻抗计算对于差分信号与差分走线走很重要。

5 ．差分走线要求在同一板层上，因为不同层之间的阻抗、过孔等差别会降低差模传输的效果而引入共模噪声；

6 ． 尽量减少过孔 ，过孔多会引起线路不连续的因素。

7 ．避免导致阻值不连续性的90度走线，可用圆弧或45度折线来走线。