差分信號的詳解和優點

差分信號：（Differential Signal）

在高速電路設計中的應用越來越廣泛，電路中最關鍵的信號往往都要采用差分結構設計。

何為差分信號？通俗地說，就是驅動端發送兩個等值、反相的信號，接收端通過比較這兩個電壓的差值來判斷邏輯狀態“0”還是“1”。而承載差分信號的那一對走線就稱為差分走線。

差分信號的優點：

差分信號和普通的單端信號走線相比，最明顯的優勢體現在以下三個方面：

1 ． 抗干擾能力強 ，因為兩根差分走線之間的耦合很好，當外界存在噪聲干擾時，幾乎是同時被耦合到兩條線上，而接收端關心的只是兩信號的差值，所以外界的共模噪聲可以被完全抵消。

2 ． 能有效抑制 EMI ，同樣的道理，由于兩根信號的極性相反，他們對外輻射的電磁場可以相互抵消，耦合的越緊密，泄放到外界的電磁能量越少。

3 ． 時序定位精確 ，由于差分信號的開關變化是位于兩個信號的交點，而不像普通單端信號依靠高低兩個閾值電壓判斷，因而受工藝，溫度的影響小，能降低時序上的誤差，同時也更適合于低幅度信號的電路。

差分走線的一般要求：

等長、等距、盡量靠近、盡量同層減少過孔。

1 ．等長是為了保證兩個差分信號時刻保持相反極性，減少共模分量；兩根差分線之間的間距必須在整個長度上保持恒定。

2 ．等距則主要是為了保證兩者差分阻抗一致，減少反射。差摸阻抗隨著耦合程度的不同發生變化。耦合程度與走線間距有關。

3 ．盡量靠近原則有時候也是差分走線的要求之一。差分線彼此靠近，靠越近，回路面積越小，走線下面感應電流的回路面積也越小，對EMI控制也好。差分走線的主要回流路徑還是存在于地平面。

4 ．差分線的 阻抗計算 。差分線的阻抗計算對于差分信號與差分走線走很重要。

5 ．差分走線要求在同一板層上，因為不同層之間的阻抗、過孔等差別會降低差模傳輸的效果而引入共模噪聲；

6 ． 盡量減少過孔 ，過孔多會引起線路不連續的因素。

7 ．避免導致阻值不連續性的90度走線，可用圓弧或45度折線來走線。