实际运用中差分信号线的分析和LAYOUT.PDFVIP

差分信号的分析和 LAYOUT 实际运用中差分信号线的分析和 LAYOUT 随着近几年对速率的要求快速提高，新的总线协议不断的提出更高的速率。传统的总线协议已经不能 够满足要求了。串行总线由于更好的抗干扰性，和更少的信号线，更高的速率获得了众多设计者的青睐。 而串行总线又尤以差分信号的方式为最多。所以在这篇中整理了些有关差分信号线的设计和大家探讨下。 关键字：差分信号线，LVDS，眼图，LAYOUT。 1.差分信号线的原理和优缺点 差分信号（Differential Signal）在高速电路设计中的应用越来越广泛，电路中最关键的信号往往都要采用差 分结构设计，什么另它这么倍受青睐呢？在 PCB 设计中又如何能保证其良好的性能呢？带着这两个问题， 我们进行下一部分的讨论。 何为差分信号？通俗地说，就是驱动端发送两个等值、反相的信号，接收端通 过比较这两个电压的差值来判断逻辑状态“0”还是“1”。而承载差分信号的那一对走线就称为差分走线。 差分信号和普通的单端信号走线相比，最明显的优势体现在以下三个方面： a.抗干扰能力强，因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时被耦合到两条 线上，而接收端关心的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可以被完全抵消。 b.能有效抑制 EMI，同样的道理，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消，如图 在 A-A‘的电流是从右到左，那 B-B‘的是从左到右，那么按右手螺旋定则，那他们的磁力线是互相抵消 的。耦合的越紧密，互相抵消的磁力线就越多。泄放到外界的电磁能量越少。 c.时序定位精确，由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，而不像普通单端信号依靠高低两个阈 值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路。目 前流行的 LVDS（low voltage differential signaling）就是指这种小振幅差分信号技术。 2.差分信号的一个实例：LVDS LVDS（Low Voltage Differential Signaling)是一种低摆幅的电流型差分信号技术，它使得信号能在差分PCB 线对或平衡电缆上以几百Mbps的速率传输，其低压幅和低电流驱动输出实现了低噪声和低功耗。LVDS驱 动器由一个驱动差分线对的电流源组成?通常电流为3.5mA)，LVDS接收器具有很高的输入阻抗，因此驱 动器输出的电流大部分都流过100Ω?的匹配电阻，并在接收器的输入端产生大约350mA 的电压。当驱动 器翻转时，它改变流经电阻的电流方向，因此产生有效的逻辑″1″和逻辑″0″状态。低摆幅驱动信号实 现了高速操作并减小了功率消耗，差分信号提供了适当噪声边缘和功率消耗大幅减少的低压摆幅。功率的 大幅降低允许在单个集成电路上集成多个接口驱动器和接收器。这提高了PCB板的效能，减少了成本。 惠州华阳通用电子有限公司深圳研发中心 沈高飞 a_feiy@126.Com 1 差分信号的分析和 LAYOUT 不管使用的LVDS传输媒质是PCB线对还是电缆，都必须采取措施防止信号在媒质终端发生反射，同时减 少电磁干扰。LVDS要求使用一个与媒质相匹配的终端电阻（100±20Ω），该电阻终止了环流信号，应该 将它尽可能靠近接收器输入端放置。LVDS驱动器能以超过155.5Mbps的速度驱动双绞线对，距离超过１０ ｍ。对速度的实际限制是：①送到驱动器的TTL数据的速度；②媒质的带宽性能。通常在驱动器侧使用复 用器、在接收器侧使