EDA365电子论坛网

标题: 差分对回流路径问题 [打印本页]
作者: ann_wz    时间: 2015-12-15 20:03
标题: 差分对回流路径问题
最近跟同事讨论了一个差分对信号走线附近需不需要放置gnd管脚提供回流，或者就近在差分对附近放置一个gnd管脚减小其回流路径。所以讨论的焦点是差分对的回流路径，是否是从接收端附近gnd管脚出，回到发送端附近的gnd管脚( N9 A( ]4 c. }$ ^" e6 [
7 y% L4 q  v1 x/ C" f8 c/ x
/ x0 h8 t3 Q* K1 ?5 I0 Z

% U3 v6 R+ k: ?! V8 G  S3 n
/ |4 B. K% Z- y* F- B5 a
6 O6 ?4 G) A3 a1 _
作者: ann_wz    时间: 2015-12-15 20:06
作者: ann_wz    时间: 2015-12-15 20:07
好像不太好贴图，我打个包出来，麻烦大侠们看看，
作者: ann_wz    时间: 2015-12-15 20:08
* ?+ C; Q% c3 M" X: M0 K
作者: ann_wz    时间: 2015-12-15 20:09
4 p1 Q+ O' V2 z
作者: ann_wz    时间: 2015-12-15 20:11
7 J9 r/ y" y, k$ o6 i: M
作者: ann_wz    时间: 2015-12-15 20:12

; V% }( X3 n8 K
作者: ann_wz    时间: 2015-12-15 20:14
观点一
6 e; e( n( `7 m

QQ图片20151215201303.png (58.28 KB, 下载次数: 9)

QQ图片20151215201303.png
作者: ann_wz    时间: 2015-12-15 20:19
好像浏览器上传图片不成功，自己就整了七八楼了，我把我想表达的东西打包了，麻烦大侠们看看，指点一下

bao.rar

83.65 KB, 下载次数: 5, 下载积分: 威望 -5

作者: 菩提老树    时间: 2015-12-15 22:17
ann_wz 发表于 2015-12-15 20:19
8 x0 a+ e) p/ v- ^好像浏览器上传图片不成功，自己就整了七八楼了，我把我想表达的东西打包了，麻烦大侠们看看，指点一下

6 p  [' C) T( B- g传输线参考是就近参考的。在换层的地方加GND via是有必要的。参考各总线设计，都是如此。
作者: 中臣    时间: 2015-12-16 08:23
楼主，感觉你的同事比你内力深厚， 其实，这个问题 你看 信号完整性分析 一书，最后部分可以找到答案。
作者: fengyu6117    时间: 2015-12-16 11:21
intel 规范有说过这个，一般差分线换层时候需要添加的，如果1层换到3层都参考2层GND也可以不添加，否则需要就近加GND孔，记得是最远50mil以内，GND孔可以提供换层时候的回流参考路径。高速线一般都是趋肤效应对应紧贴参考层的走线路径回流吧
作者: 东山郡谢    时间: 2015-12-16 16:28
你这个是LVDS 差分线吧。
7 w1 W2 w" V3 L8 y" ^' T; s: [①事实上差分的驱动端是一个电流源，如LVDS的TX驱动端是一个3.5mA的镜像电流源，电流经接收终端100R负载电阻产生350mV的电压信号，由终端接收的高输入阻抗接收350mV的LVDS信号。故从这个角度看可以理解为电流是由差分正线出去负线回流。6 e+ o  }3 }' x/ m& l" E8 Q" V
②从信号完整性的传输线理论分析，传输线可以理解为无数个LC电路，高速差分信号每条单端参考地平面形成单端特性阻抗，与差分对的耦合阻抗共同形成差分对阻抗，所以为了保证阻抗及阻抗连续性，必须保证参考平面的连续性；所以说差分线旁边的地是用来参考阻抗的说法更确切点。
作者: ann_wz    时间: 2015-12-16 17:39
本帖最后由 ann_wz 于 2015-12-16 17:48 编辑 7 Q4 C# E: V1 A& Z, |! K3 g3 }
菩提老树 发表于 2015-12-15 22:17
# I+ l5 Y) k6 n9 _3 H2 G传输线参考是就近参考的。在换层的地方加GND via是有必要的。参考各总线设计，都是如此。
4 w% I5 E% w1 C( S4 O
菩提大大，我的意思是对于单端高速信号，其从发送端发送到信号接收端，其回路是从接收端的gnd管脚会有电流会通过参考面回到发送端的gnd管脚，差分信号也是如此否？我迷惑的在有一本高速电路书上面提到了，差分信号正负互为回路，即不会在地信号上面形成回流。我的意思是：不是说差分对不需要参考面，我的意思是其差分接收端gnd管脚会不会有电流回到发送端的gnd管脚？？？
' @! I5 i$ o$ B0 A4 P3 Y9 G
作者: ann_wz    时间: 2015-12-16 17:51
东山郡谢 发表于 2015-12-16 16:284 f% a' v% @: Q- ]3 f) B8 t& k3 c
你这个是LVDS 差分线吧。9 m# e/ g. r! A" ^  I4 Z5 c
①事实上差分的驱动端是一个电流源，如LVDS的TX驱动端是一个3.5mA的镜像电流源， ...
1 [8 [  u! ^+ I* t
感谢，, v4 Q7 k- z+ g# [- v
作者: 东山郡谢    时间: 2015-12-16 18:15
ann_wz 发表于 2015-12-16 17:51
3 M! d- I1 i' N) s3 G感谢，
) m5 R5 D7 G5 A  _* S9 T
那要看情况了，差分靠近走线，地平面完整，包地都有过孔，地回流是微乎其微的，因为正负抵消了。除共模噪声回流~5 {  x. v* D( F, {  s. ^
作者: ann_wz    时间: 2015-12-16 19:51
东山郡谢 发表于 2015-12-16 18:15# Y8 \' M( H0 h% {* j0 O8 \
那要看情况了，差分靠近走线，地平面完整，包地都有过孔，地回流是微乎其微的，因为正负抵消了。除共模噪 ...
% {& Q) ]- v6 n/ a4 j! k0 h* {/ @
既然是共模噪声，那往哪里流就只有上帝知道了，，，但肯定不会是从接收端流回发送端了
( H& c. t2 b+ {, f2 R7 s
作者: 菩提老树    时间: 2015-12-16 22:04
ann_wz 发表于 2015-12-16 17:39
, y6 C$ t, o3 g$ `1 I1 k8 j3 i菩提大大，我的意思是对于单端高速信号，其从发送端发送到信号接收端，其回路是从接收端的gnd管脚会有电 ...
8 D, D) t$ E/ u" N* I
可以认为与单端一样，但是差分对本身也会相互参考。
作者: longsoncd    时间: 2015-12-17 09:40
理论上说，加过孔是有好处的，但是一定要注意差分对trace两边保持过孔的对称性，否则适得其反( _7 K9 z1 V& F7 C, p
fyi
作者: 硬件小白    时间: 2015-12-17 17:22
东山郡谢 发表于 2015-12-16 16:28
4 [% f' |& Q5 a9 t4 n' j0 r你这个是LVDS 差分线吧。9 c* U- K( X) e9 a# E- r& [
①事实上差分的驱动端是一个电流源，如LVDS的TX驱动端是一个3.5mA的镜像电流源， ...
$ t$ f6 G! B% c0 P, ?: [
同意观点
* U8 Q7 ~- V% E! c
作者: ann_wz    时间: 2015-12-17 18:18
东山郡谢 发表于 2015-12-16 16:28
0 d' ]' [( s4 _2 x) ]5 q" E你这个是LVDS 差分线吧。9 L5 D% Q% @8 a- F+ h: C# ~
①事实上差分的驱动端是一个电流源，如LVDS的TX驱动端是一个3.5mA的镜像电流源， ...
( d; W  m) Q$ `# J1 a
https://www.eda365.com/forum.php?mod=viewthread&tid=12108&highlight=%B2%EE%B7%D6%D0%C5%BA%C5 麻烦看看这个帖子 ，误区一* D8 Z3 ?% u; ^7 G. F2 I, }
作者: 东山郡谢    时间: 2015-12-17 19:43
ann_wz 发表于 2015-12-17 18:18% z& p5 _" }8 h4 _
https://www.eda365.com/forum.php?mod=viewthread&tid=12108&highlight=%B2%EE%B7%D6%D0%C5%BA%C5 麻烦看 ...
; Q3 F6 e' V& J
唉，哥们你还钻在牛角尖里不出来呀...看看这张图你就了然了~~! y! ^: O' O6 Z

2 i8 j' D; w% b# @7 f你可以这么理解，差分信号类似于“推挽”结构，一条收一条发，对单独一条差分线分析按传输线理论不管回流是耦合到邻近的差分线还是耦合到参考平面，两条线的回流是等值相反的。即差分正线的回流是从接收端到发送端，差分负线的回流是从发送端到接收端。当两条差分线靠的很近时，相当于参考平面的回流在同一条线上，这不抵消相当没有回流了嘛。
+ s8 K, p' N$ b  A8 S5 P; G  S6 k4 ^) J0 C4 Q. Z2 Y- [% r2 g
. [7 \" {! F' s$ }; B% e4 H
如果像你问的有从接收端到发送端的单向回流，那差分信号的抗干扰能力肯定不行。你也可以去看看很多IC 的LVDS发送和接收的pin脚附近有没有提供高速信号回流的地脚。8 X$ A5 }$ K( w1 O' X6 V/ g+ B
; Y* V% C7 Y1 a6 K& C5 K* ]( i- o

QQ图片20151217194005.png (40.59 KB, 下载次数: 10)

QQ图片20151217194005.png
作者: ann_wz    时间: 2015-12-17 20:12
东山郡谢 发表于 2015-12-17 19:43
9 e$ p) k7 Q1 I4 W0 o. f  e唉，哥们你还钻在牛角尖里不出来呀...看看这张图你就了然了~~
' |3 w' s: @- @. r- n: N( R! d9 N! t4 G. w& b' g9 \
你可以这么理解，差分信号类似于“推挽 ...
1 _6 `' u7 L% R9 x
哈哈，太感谢你，，好人啊，能提供一些这方面的资料给我不，跪求
' H, D9 M) U9 o
作者: 东山郡谢    时间: 2015-12-18 13:46
ann_wz 发表于 2015-12-17 20:12$ L" M+ A1 _8 Z- x+ i3 w
哈哈，太感谢你，，好人啊，能提供一些这方面的资料给我不，跪求

% Y' i" ^7 W0 A# k  v* lhttp://bbs.21ic.com/icview-387967-1-1.html
4 p! ~2 `  y- I) B, s" _
作者: xhnumber1    时间: 2015-12-19 17:49
学习了
作者: brady.lu    时间: 2015-12-21 15:52
ann_wz 发表于 2015-12-15 20:11

; J1 l/ ?  Q4 v差分对回流信号其实不是这么回的都是一边走一边回。类似于无数个反馈电路。2 U! A3 z1 x' Q1 e' C7 K
作者: dewyomo    时间: 2015-12-22 16:02
从电磁场的角度来看 信号换层的时候会发生模态的转换 产生无用的电磁场模态 所以在换层过孔附近加GND空是为了抵消这些无用的模态 你同事放的位置比你的好
作者: ann_wz    时间: 2015-12-22 20:06
dewyomo 发表于 2015-12-22 16:02
2 A2 X/ G/ @3 W, y. _! y9 D# b从电磁场的角度来看 信号换层的时候会发生模态的转换 产生无用的电磁场模态 所以在换层过孔附近加GND空是为 ...

9 C& J6 E4 n' c4 O$ a1 J0 v共模能抵消？
6 p6 N* \' S3 c' B* m: d& F& [- V
作者: xiaoyu19890210    时间: 2016-1-1 00:20
1. 对于单端高速信号，其从发送端发送到信号接收端，其回路是从接收端的gnd管脚会有电流会通过参考面回到发送端的gnd管脚.6 R/ m& [" a2 K' H

$ |6 ^6 }2 h! S, f% o其实这样的说法是不准确的，单端信号的回流并不是从信号接收端的gnd到发送端的gnd，想象一下，单端信号线和参考平面之间沿着信号线均匀分布着无数个小电容，驱动源要在信号线上驱动高电平，就需要对这无数个小电容充电，对电容充电就会产生电流回路，这个电流回路在参考平面上分布就叫回流，所以假设信号上升沿传输至距离驱动源1mm处，那么就需要对距离驱动源1mm处的电容充电，此时的回流是从距离驱动源1mm处的参考平面回流至驱动源gnd，同理信号上升沿传输至距离驱动源2mm处，那么回流是是从距离驱动源2mm处的参考平面回流至驱动源gnd，所以参考平面上的回流路径是跟随着信号上升沿的，只有当信号上升沿传输至信号接收端，回流才是从接收端gnd回到发送端gnd。( V& K$ ?0 P' z6 M- W
) T  W: [* j! }1 ^" ^6 E

+ i) b4 U0 K8 o( ]/ W3 a: B) `2. 对于差分信号，其回流路径是否是从接收端的gnd管脚流出再回到发送端的gnd管脚？
1 M5 M! @; _; e+ t* q( f  }2 c8 ^9 G) `0 K
1 @2 O+ O: W! Y% x
答案是否定的。
; \6 }2 j& z8 w1 Q6 [- O+ z# C) o单端信号的传输是在单端信号线和gnd之间建立电场，需要对单端信号线和参考平面间的无数寄生电容充电，所以回流起始点是跟随信号上升沿在信号线上的位置的。
% O  J  U  m1 C& t8 z4 W* u3 W4 k而差分信号的传输是要在差分+信号线和差分-信号线之间建立电场，需要对差分+信号线和差分-信号线之间的无数寄生电容充电，所以回流的起始点也是跟随信号上升沿的，但是回流并不是通过gnd，而是差分线对中的另外一个互补信号线，这正是差分线对EMI表现优异的原因所在。
4 v$ f1 R% |7 }4 W7 i2 p8 C当然，上面说的是针对差分线对上传输差模信号，如果差分线对上有共模信号的话，那么共模信号的回流是通过gnd的，所以差分线上的共模信号会造成EMI超标，需要加以抑制。
6 j3 G3 f/ _, C$ }7 U
作者: ann_wz    时间: 2016-1-4 18:24
本帖最后由 ann_wz 于 2016-1-4 18:28 编辑
" X8 ~$ l! @, C% F8 c
xiaoyu19890210 发表于 2016-1-1 00:20# o! k& Y9 L3 b1 D- p1 ]6 P
1. 对于单端高速信号，其从发送端发送到信号接收端，其回路是从接收端的gnd管脚会有电流会通过参考面回到发 ...
4 o. j( f! z+ |% ~
你分析比较透彻，高速信号确实是边走边回流，不会等到完全到了接收端再回流； 第二个差分对回流的问题，在我发了帖子之后，看了很多这方面资料，你说的完全靠正负之间建立小电容回流我个人理解可能有点欠妥，因为很多资料提到差分对正负不能完全耦合，还需跟参考平面耦合（如果存在参考面，如果没有会对外辐射），即差分对也类似单端跟参考平面也有有这样的寄生电容（我觉得应该是耦合电容），有资料提到理想的差分对的gnd上面确实没有回流，不是不能，而是，正负回流抵消了可以认为没有回流。（正负信号耦合部分，即你分析的从负到正，当然不会流过gnd；跟参考片耦合的部分，可以用类似单端理论分析，但是由于正负信号的回流也是相反的，所以会相互抵消，针对理想的差分信号，即正负完全对称，不会出现共模的情况下）   : V$ Q; f. ^0 K& c
以上都是我个人结合资料分析得到的结果，欢迎指正。
% M1 Q( }* r3 s/ ?9 k4 r
作者: xiaoyu19890210    时间: 2016-1-5 22:57
ann_wz 发表于 2016-1-4 18:24& W$ j0 r/ j" P' s
你分析比较透彻，高速信号确实是边走边回流，不会等到完全到了接收端再回流； 第二个差分对回流的问题， ...
* P" R- Y; o) u( ?4 m. I
嗯，你说的对，第二点我确实说的不妥，在PCB上即使两条差分线之间的间距和线宽相等，两条差分线之间的相互耦合度最大也只有差分线和参考平面之间耦合度的20%，所以正如你所说，差分线的大部分回流需要借助参考平面，即大部分回流电流是通过一根差分线到参考平面再到另外一根差分线（等效于一根差分线在参考平面上的回流和另外一根差分线在参考平面上的回流相互抵消），只有一小部分回流是直接从一个差分线到另外一根差分线。. a4 M# M0 d6 ~' i$ d' L9 ~9 G3 m1 h+ u
" `" R5 O5 {3 e  p- H9 `! L
作者: AlanYa0    时间: 2023-8-8 18:55
ann_wz 发表于 2016-1-4 18:24
: y% g, u8 q" n9 v你分析比较透彻，高速信号确实是边走边回流，不会等到完全到了接收端再回流； 第二个差分对回流的问题， ...
; G3 e2 E5 H: \% l3 f
你好，我专门注册了一个账号。如果我是一对低速差分线，但是中间有一段下面掏空了，没有任何参考面，这个时候由于失去了从平面的回流，相当于跨分割，那么我这对差分传输线的信号会有什么影响吗？
0 X! O+ x# f- }7 }: o0 m' [
作者: 超級狗    时间: 2023-9-8 07:11
Differential Signal Return Paths in Balanced and Unbalanced Differential Pairs  O* v% E$ u) @+ t, p9 }% }
When differential pair signals are equal and opposite, the net current flowing through the traces is equal to zero and the differential pair is considered balanced. There is no requirement for a ground return path in a balanced differential pair. The current flowing through trace 1 will return back to the source through trace 2. Here, trace 2 serves as a differential signal return path when the differential pair is carrying balanced currents. However, in certain circuits, the net current in differential pairs can be something other than zero, and such differential pairs are called unbalanced differential pairs. In unbalanced differential pairs, a ground reference plane is needed to serve as the differential signal return path.
$ y5 i& p# `# T1 G4 ?* B+ D* y( V+ S2 C: E

$ n: V. _$ V$ L9 \* h6 [
/ t) G+ e7 m, p2 |+ q3 x
作者: 超級狗    时间: 2023-9-12 15:50
免責聲明：
0 L& H: S% ~7 _) b( Z6 D( y& U' k本文件內容，節錄自美帝網站。若因原作者觀念錯誤，或因本人菜英文翻譯不良，導致讀者受害，本單位不接受任何申訴及求償！
. a9 u  x7 X3 e. u# j, w6 P  l$ x" m; \% @3 T# x7 b
) F" S, _* X) K/ T$ y4 m$ l2 v- o

差動訊號回流路徑需要參考地嗎？.pdf

263.05 KB, 下载次数: 20, 下载积分: 威望 -5

作者: ann_wz    时间: 2023-9-12 18:00
超級狗 发表于 2023-9-12 15:50
$ ?8 S3 i3 r2 K7 s2 }( C免責聲明：6 Y: U( V" \/ c. k4 ~; K
本文件內容，節錄自美帝網站。若因原作者觀念錯誤，或因本人菜英文翻譯不良，導致讀者受害，本 ...

9 k+ V- r1 @3 J/ H5 b2 L" ]2 Z狗哥你好) \& a; G5 m5 E( \: O% }

; v9 t  u: K, C- N
作者: guchenglihua    时间: 2023-10-24 10:25
超級狗 发表于 2023-9-12 15:507 p9 y6 |6 V. C/ f! [3 u
免責聲明：8 x8 s2 e% L0 \$ C2 i
本文件內容，節錄自美帝網站。若因原作者觀念錯誤，或因本人菜英文翻譯不良，導致讀者受害，本 ...
& i0 ?9 q9 \( t& b( k3 m
很认同这样的观点，要不要回流地或者参考地就取决于传输的信号质量或者说完整性。如果不完全是对称的差分信号还是需要回流或者说参考地。否则那部分漏出去的信号就没回流路径了。
, Q0 E1 a, E0 I' `4 T
作者: lize314    时间: 2023-10-25 09:11
我之前也有这个疑问，学习一下



欢迎光临 EDA365电子论坛网 (https://bbs.eda365.com/) Powered by Discuz! X3.2