差分線十問(wèn)-篇章1

本文原創(chuàng)：硬件大熊，作者：雕塑者，技術(shù)交流群 謝小凡

01 什么是差分線？

兩條傳輸線，傳輸兩個(gè)相位相反的信號(hào)，就叫差分傳輸，也叫奇模傳輸，這兩條傳輸線構(gòu)成的系統(tǒng)叫做差分線，它們的阻抗稱為差分阻抗。

定義只有一個(gè)核心：兩條線，傳輸相位相反信號(hào)，這就是差分線，它沒(méi)有定義差分線要平行，也沒(méi)有定義差分阻抗。

02 差分線要平行？可以不平行嗎？

差分線平行走線，一是為了提高抗干擾能力，二是保證阻抗連續(xù)性，其實(shí)本質(zhì)是保證了兩條線耦合程度不變，從而保證了阻抗連續(xù)性。

那可以不平行嗎？

當(dāng)然是可以，差分線定義并沒(méi)有平行這要求。當(dāng)不平行走線的時(shí)候，我們只需要保證不平行的地方間距大于5W以上，同時(shí)保證單線阻抗一致，且保證兩條線受到外界干擾很小，就可以不平行走線，也可以不用耦合在一起。比如測(cè)試夾具通常的處理，如下圖USB3.0的夾具，出來(lái)后就變成單端走線，阻抗控制50歐姆：

實(shí)際上，根據(jù)定義，就算我們飛線2條，比如用同軸線，最后他們匯集到接收端，這樣的2條線他也是差分傳輸。我們要求的平行，是為了大多數(shù)情況下，工程能夠?qū)崿F(xiàn)。

03 差分線要等長(zhǎng)？可以不等長(zhǎng)嗎？

答案是不可以，差分線物理規(guī)則最重要的要求就是等長(zhǎng)。

根據(jù)定義，接收端是將兩條線的信號(hào)做差，我們實(shí)際的信號(hào)是梯形波，都有上升下降時(shí)間，當(dāng)2條線不等長(zhǎng)的時(shí)候，他們相位就會(huì)有誤差，當(dāng)長(zhǎng)度相差過(guò)大的時(shí)候，甚至?xí)⒆鞑詈蟮慕Y(jié)果從0變成1。如下圖：理想的應(yīng)該是波峰對(duì)波谷，這樣代表1。

極限情況，假如此時(shí)紫色波形因?yàn)殚L(zhǎng)度長(zhǎng)了或者短了，現(xiàn)在的波谷變成波峰，相位差180度，那么他倆作差就是代表0，此時(shí)傳輸錯(cuò)誤。

當(dāng)然上面例子是極端情況，即使沒(méi)有相差那么大，比如相位差了30度，它也會(huì)對(duì)眼圖影響很大，差模分量會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)楣材７至浚夜材？箶_能力會(huì)大大下降。

所以我認(rèn)為差分線中最重要的指標(biāo)就是等長(zhǎng)，一般都要求對(duì)內(nèi)5mil，最大10mil誤差。

04 差分阻抗為什么是100歐姆？

這個(gè)和單端50歐姆是對(duì)應(yīng)的，以前這么用，就一直沿用了。我們也會(huì)看到90歐姆的，85歐姆的，這些和連接器有關(guān)系，和主芯片有關(guān)系。

05 差分對(duì)可以不走同層嗎？

答案是可以，且理論上走上下兩層比同層更優(yōu)，首先BGA出線容易，最重要的是玻纖效應(yīng)，不同層可以大大減小玻纖效應(yīng)。

但是實(shí)際工程因?yàn)榧庸すに?，疊層會(huì)有隨機(jī)誤差，無(wú)法保證上下兩層走線能夠準(zhǔn)確重疊且影響非常大，故這種走線方式幾乎不使用。

玻纖效應(yīng)圖