EDA365欢迎您登录!
您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册
x
本帖最后由 阿杨 于 2019-12-25 13:27 编辑
- [" v" G- I' _) ^ Q1 o* L2 ` X: Y p
什么是差分?
+ x" ]4 ?8 a2 a+ l% x6 l/ Y . X2 ]. `# g. z. \
驱动端发送两个大小相等,方向相反的信号,接收端会有一个相减器,比较这两信号的差值,来判断逻辑位是0 或是1,承载差分信号的那一对走线,即称为差分走线,或差动对。 图 1. 差动对
2 L$ [; [5 B% i5 M
上图是差动对示意图。两个大小相同,方向相反的信号,分别在两个导体上传输,其两信号的差,即为差分信号。用数学式表示 : 如果用跷跷板来表示 : 图 2. 跷跷板示意图
, c, {4 _% T+ |& j' i" j* [ 9 F) b/ q1 X, J
所谓的正电压跟负电压,都是V1 跟V2比较出来的结果。1 H3 }( a& g! _& p: U+ j) J
这点跟传统的单端信号不一样。单端信号中,所谓的正电压或负电压,是跟GND ( 电位 = 0 ) 比较出来的。上面图1 也可以看成两个单端信号: 图 3. 双绞线 日常生活中常见的双绞线,就是典型的差分信号,但它是立体3D的。该文主要还是针对平面式差动对来做探讨。- o2 s: T$ ~1 E. k
为什么要用差分 ? 使用差分信号的第一个好处,就是具错误更正效果 由上图知道,如果在单端信号中有噪声,即VERROR,则会直接进入接收器,严重一点可能会造成逻辑误判。在那些对于时序有很精密要求的系统中,会有很重大的影响。
- f6 G4 V9 `0 Z, |" N
% R* j* u% j1 A/ ^7 M图 5. 有噪声的差分信号 由上面式子知道,差分信号为两信号的差,因此图5 中,接收器接收到的信号为
因为正信号跟负信号上的VERROR大小相等,因此上式的差分信号,其VERROR会被消除掉。若以图表示之 : 由图6 可知其差动对的噪声,会透过相减器消除,使输出信号干净无瑕。
% i$ z" N2 x o. o9 ?& y% O第二个好处,就是防EMI 干扰,不论是干扰别人或是被别人干扰,都可有效抑止。这也是为什么高速信号一般都用差分信号,以加强其信号完整性,将失真度降到最低。 0 l) F8 J$ G0 Y4 w
图 7. 差分信号之耦合示意图 B 跟C 为差分对,而A 为邻近的信号。在PCB 板面积极为有限的产品,例如手机,A 跟B、C 有可能会靠得很近,在这情况下,A 会把能量耦合到B跟 C,以S 参数表示,A 耦合到B 为SBA ,A 耦合到C 为SCA 。当B 跟C 够紧密时,则SBA = SCA ,而又因为B 跟C 的信号方向相反,所以SBA跟SCA是等量又反向,如此一来, SBA跟SCA会相消,这就是为何差动对可以防止被其他信号干扰之故。 2 [, `! X% \- B$ Q
3 k7 B z; Q1 B2 c) s7 a5 z
什时候使用差分? 因此,如果GND 离差分信号太远,其EMI 干扰会变大吗?
' l, T" b, ~9 d _+ z答案是会,除非有办法保证差动对的长度,可以完全等长,否则会变成单端信号,如此的话,回路面积加大,其EMI 的干扰会跟着加大。0 A6 I0 q! x( o7 O" B, P
& d7 s/ f% _ A
|