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区别在哪里?掌握差分对的艺术

你看,它是这样的。当两个回路彼此相爱时,它们会形成终身的纽带,然后小diff就会传播开来。不完全是,但是当我们仔细研究示意图符号上的网名时,一些网名以成对和不同组的成员的形式脱颖而出。最常见的分组是当两个网络是相同的,除了最后一个字符是P或N(有时是M)。下划线通常区分网络名称和极性,所以我们得到CLK_EN_N和REF_CLK_EN_P。该语法将触发PCB布局端的特殊处理。

在讨论差分对时,有一些注意事项。

  • 线宽/横截面

  • 气隙

  • 长度

  • 非耦合长度

  • 附近的其他东西

迹线几何形状(宽度、厚度)和气隙是阻抗的驱动因素。请注意,外层是那些很难知道最终铜厚度的层,所以在广泛使用外层时应该允许更多的可变性。不仅如此,在顶部和底部布线时,有更大的电磁发射(EMI)机会。最后,与内层路由相比,信号的传播要慢得多。

由于这些原因,最好的情况通常是扇出的驱动销,并立即通过一个内层。在该层上路由到接收引脚,并以与接收端具有相同通径的扇出完成,以获得最佳结果。这里的例外是当跟踪是短而直接的。

例外的例外情况是,当两行很短但不直接,以至于_P和_N网络交叉。有时,还可以进行引脚交换。当失败时,我的大师(小g)技巧是将这两条线路由为跨越两个相邻路由层的横向耦合对。正交混合耦合器就是这样翻转极性的一个例子。USB Type C是传统USB部分交叉对的典型代表。

图1图片来源:Diodes Inc

USB 3.0连接器中心的USB 2.0子电路是一个设计上的交叉电路。正极一端从引脚A6到引脚B6,而A7到B7携带负极一端。这种连接器的主要特点是不极化。在插入配对连接器时,不存在倒置的情况。一旦你使用了这种类型,那种只能进入一个方向的类型似乎是一个不必要的麻烦。第一次路由中间链接可能如下图所示。

路线和路线

图2图片来源:电子Stackexchange -这是一种方式…

中央USB 2.0 _P线绕着十字路口布线,而_N侧则独立弯曲,以解决长度不匹配的问题。这是一个粗糙的解决方案。使用两个相邻的横向耦合层可以使迹线互为镜像,如下所示。

痕迹

图3图片来源:作者-一个更干净的方法。

如图3所示,放大显示了在10层配置中使用第8层(青色)和第9层(灰褐色/GND层),其中连接器安装在底部。清除交叉,路由继续作为一个正常的边缘耦合差分对在第8层。这说明了实现差分对的方法不止一种。一个拥挤的引脚场是另一个可能的用途,侧面和边缘耦合线。

几乎每一种设计中都会出现微分对。

某些类型的闪存可能不使用差分路由。模拟设计主要使用单端50欧姆走线,但几乎所有其他设计都涉及一对或一对90 - 100欧姆差分线。差异化的魅力就在于名字本身。具有相等和相反脉冲的两条轨迹将更有效地忽略它们周围正在发生的事情。噪声抑制在恶劣环境中非常重要,特别是在较长的连接中。

设计师在链接需要时使用差分对。在汽车以太网的情况下,它可以选择任何一种方式;三对:三对或一组单独的线当然,当我们序列化数据以获得更多带宽时,我们需要为连接使用差分对


MAC

无论MAC是6个还是14个信号,这都是一个大问题。

使用差分对路由获得更好结果的技巧:

  1. 使用对称性来减少不连续。跟踪集合的线路出口引脚或过孔应该是镜像。放弃45度的路径来获得一个干净的发射可能是有意义的。

  2. 合适的接地平面和通孔阻抗匹配技术:铜浇注和拼接通孔为高速布线创造了一个安全的地方。法拉第笼的性能取决于最大的洞或槽。

  3. 相位匹配和全总线长度匹配:对间和对内定时预算决定了我们必须将跟踪调整到符合要求的程度。随着时间的推移,掌握这些规则会带来好处。保持两个波在同一时间通过同一区域传播,减少了其中一条线被另一条错过的瞬态峰值击中的机会。

  4. 松耦合和紧耦合:松耦合是由线路之间的气隙是否大于线路本身的宽度来定义的。松耦合对某些不连续性更宽容。紧密耦合占用更少的空间,并且需要更少的“减速带”来考虑路由中的拐角。就我个人而言,我看到了松耦合的趋势。如果您的IC在局部区域需要更高的路由密度,请为这两种情况做好准备。

使用差动连接比使用单端连接稍微难一些。进入一个具有圆角和奇数角度的柔性电路场景放大了差异。最后,我们所做的就是观察两个信号之间的差异,确定它是高逻辑状态还是低逻辑状态,然后继续下一个信号。有节能和噪声免疫,有利于差分对。如果你喜欢小而快的信号,差分对就是把你带到你的车站的轨道。

作者简介

John Burkhert Jr是一名职业PCB设计师,在军事,电信,消费硬件和最近的汽车行业经验丰富。起初,作为一名射频专家,为了满足高速数字设计的需求,不得不时不时地翻转比特。当他不写作或执行PCB布局时,约翰喜欢弹奏贝斯和赛车。你可以在领英上找到约翰。

约翰·伯克赫特的资料照片