[讨论]差分信号走线的参考平面改变影响

szc1983 · 发表于 2006-12-8 13:48:00

糊涂蛋们

去买本书看吧

<道格拉丝博士信号完整性分析和印刷电路板设计>

135页

14.1

第二节

szc1983 · 发表于 2006-12-9 18:13:00

等待有人来反驳我

carlos · 发表于 2006-12-13 09:38:00

呵呵，有意思，我先去找找这本书，要不楼上的贴个图上来也行啊

szc1983 · 发表于 2006-12-14 11:36:00

这个世界有个东西叫google

sleepingcat · 发表于 2006-12-19 13:40:00

如果对每一个不同的参考平面进行仔细的测量会发现：不同参考平面在单板工作中的波动大小是不一样。如果差分信号切换参考平面就导致对差分现的影响也是不一样的，差分线肯定有回流的地，但是因为两个信号之间可以相互抵消一些影响，所以在低频时可以简单的认为信号从正的信号发，从负的信号回。[br]+3 RD币

zqq_21 · 发表于 2006-12-27 10:07:00

学习了。

Rtiger · 发表于 2006-12-30 22:31:00

应该影响不大，呵呵，只要保证差分阻抗不变

影响只是换层的地方走线耦合会变化，还有过孔的影响

对于现在常用的各种信号一般不用考虑

频率上Ｇ了就想想…………

不无道理 · 发表于 2007-1-16 14:30:00

<DIV class=quote>以下是引用szc1983在2006-12-8 13:48:00的发言：
糊涂蛋们

去买本书看吧

<道格拉丝博士信号完整性分析和印刷电路板设计>

135页

14.1

第二节</DIV>

呵呵，迷信书本的才是糊涂蛋，自己找个仿真软件仿一下，或者做个测试板看看会不会有影响

aquasnake · 发表于 2007-1-24 01:16:00

<DIV class=quote>以下是引用wxs9502在2006-10-19 18:54:00的发言：
1、差分线的目的就是为了增加之间的耦合程度，使差分线的电气性能保持一致。
2、’一般情况下‘改变参考平面实际上就是信号换层，如差分对一段走在L2 一段走在L3它的参考平面不一样，所以两段线的阻况就不一样

+3 RD币</DIV>

何谓“差分对”自己好好看书吧，“差分对”（differential pair)，也有PCB上的约束，但由于其“紧耦合”的约束，外部电平的变化对其干扰都可以通过差分而抵消，因为干扰对紧耦合的对称双线来说，近似相同，共模部分皆可最大程度抵消
而阻抗的变化，更无从谈起，因为差分对我们需要的是P、N之间的差值，而不关心其一对地阻抗。如果你信号出来的是差分，就不需要GND引出参考电平，因为仅仅P-N，就知道信号的幅度。也就是差分信号传输前后级可以不共地之原因！[br]+3 RD币

不无道理 · 发表于 2007-1-24 17:03:00

参考平面与参考电平是两回事。。。

aquasnake · 发表于 2007-1-27 18:17:00

<DIV class=quote>以下是引用不无道理在2007-1-24 17:03:00的发言：
参考平面与参考电平是两回事。。。</DIV>

此平面如非电平面，海平面耶？机械平面耶？

不无道理 · 发表于 2007-1-29 11:21:00

真乃无知者无畏，去查查什么是回流路径，电磁回路。电平面是什么，等电势面？第一次听说这种说法。参考电平是集总参数近似下的概念，参考（地）平面是电磁分析中的概念。二者之差异可真可用楼上的“海平面、机械平面"来形容。。。

cylbailey · 发表于 2007-4-26 19:41:00

[em07]
信号的反射和差分本来就是两回事，差分的本来目的确实是为了抑制共模干扰，具体要求和前后级的具体电路和CMRR有关。信号的反射是由于阻抗不匹配，在不同频率处有不同的反射系数和时延，即产生色散，导致原来的波形变形，即信号完整性受到影响（主要对高速信号影响）。
对于RF的角度来说，过孔或者参考/走线平面的变化确实会带来阻抗上的不连续（仅仅从RF角度，对于低速信号，孔的寄生电容，电感相对于电阻完全体现不出来），但只要传输线的电长度不要太大（<1/10 波长），影响也不会太大。
差分线都有回流面，此回流面决定此差分线的特征阻抗，而且是不管你创建与否必然存在（如果有的话由于电流的最短路径回流原理及耦合原理，必然会在相邻的地层的相反方向！）。[br]+5 RD币

changxusu · 发表于 2007-5-13 09:30:00

还是我来回答吧,看了一下没有多少人清楚这个,可能大家不是做EMI的.

差分线的设计原则是等长等距不能cross-moat.这都是有原因的.差分信号P\N的差值就是我们所要传递的信号,同时每一个线上面都有共模信号.后者是造成电磁辐射的主要源头,常常在靠近连接器的地方加共模choke抑制.差分线等长等距的原因是因为p上面信号值减去N上面信号的时候,必须是对应地减去,如果不等长或者不等距,将使得这样的差值发生根本性的破坏.信号完整性检查眼图的时候会发现超标.而楼上大家关心的是能不能crossmoat的问题.这一点我详细说明

我先说信号参考同一个板层就是习惯上说的layer,如果差分信号在top层走,以layer2作为参考平面.差分信号的两根线下面都有高速返回的镜象电流,紧贴在差分信号的下面.之所以紧贴是因为这样可以使得信号遇到的电感最小.差分信号的上升沿很短,一般在2ns左右.假如这时候差分信号的参考平面有沟道,比如说layer2的电源不止一个,举个例子,差分信号的下面原来参考的是+5V电源层,现在参考+3.3v,这时候就会出问题.因为+5与+3.3的两个模块之间有沟道.镜象电流在沟道处被割断,将寻找低阻抗路径完成返回电流的连续.换句话说路径的改变造成了电流环路面积的增大,这个直接影响就是EMI测试的超标.在EMI中这称为return path uncontinuity.

如果信号穿层从top到bottom.信号的参考平面从layer2到了倒数第二层,倒数第二层如果是GND.差分信号的参考平面绝对不能够改变.比如usb信号在第一层走的时候下面参考的是+5v,那么到了最下面的倒数第2层.必须在倒数第2层割出一块+5的电源在USB差分线的下方.这是原理.在EMI中这还是return path uncontinuity的一种情况.事实上面高速信号(包括差分信号)以某些电势位(比如+1.8v,+3.3v)作为参考平面(就是镜象电流流过的那层)不是一种好的方法,这会造成电源的不干净.比教好的做法是以地(0v电势位)作为参考平面,换层到top时候,把第二层划出一块地.目标就是差分信号的参考平面永远是同一个电势位.任何不同都会造成返回路径不连续从而引起环路面积增大,最后造成EMI超标.[br]+5 RD币

changxusu · 发表于 2007-5-13 09:42:00

补充一下,楼主提的问题是信号质量,差分信号主要观察眼图,如果参考层不连续,信号眼图测试未必不过.如果不过,十有八九是等长等距的问题.只要你拐弯,肯定会不等长,这很常见,但是不等长的部分超过一定比例,结果就是信号质量出问题.差分信号之间的耦合关键看是强耦合还是弱耦合

davidli · 发表于 2007-5-14 12:48:00

32楼，33楼，34楼的看来都是高手呀，分析得非常好。

merry41 · 发表于 2007-5-14 16:57:00

又学到东西!都是高手!

crashx · 发表于 2007-5-18 10:15:00

34楼解释的好,高手.请问是做EMC的吗?
有没有什么好书可以给大家推荐一下的.
我看的是电磁兼容与印刷电路板一书.翻译过来的.

changxusu · 发表于 2007-5-20 16:11:00

回答楼上的，的确是做EMC设计的，才一年。主要还是高速数字设计那本书要读透，原理都在里面。

mrwyn · 发表于 2007-7-9 08:52:00

高速数字设计那本书真的是做EMC的经典，有时间有能力要好好看看

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