信号完整性（SI）电源完整性（PI）学习笔记（二十四）差分对与差分阻抗（四）

差分对与差分阻抗（四）

1.任何瞬变共摸信号沿差分对传播时，都会在末端感受到一个较高的阻抗返回源端。即使在两条信号线之间跨接一个100Ω的电阻器，由于共摸信号在两条信号线上有相同的电压，它也不会感受到这个电阻器，受驱动器阻抗的影响，产生的任何共摸信号都将会往返振荡，出现振铃效应。如果差分对存在不对称，就会使一些差分信号变成共摸信号，而共摸信号往返振荡时又再次遇到这种不对称，一些共摸信号有可能转化回差分信号，这将会引起差分噪声。

2.端接共摸信号不是消除共摸信号，只是阻止共摸信号在电路之间往返振荡。如果共摸信号引起了电磁干扰，那么端接共模信号的确稍微减小电磁干扰。但重要的还是进行创新设计。以消除共摸信号源。
端接共摸：在每条信号线与返回路径之间接上一个电阻，这两个电阻并联时的阻抗值等于共摸阻抗。

3.端接差模和共摸阻抗
（1）π型拓扑结构：
使共摸信号受到等效电阻等于共摸阻抗，使差分信号受到的等效电阻等于差分阻抗。共摸信号受到的等效电阻为两个电阻器R2的并联。

差分信号受到的等效电阻为两个电阻器R2串联后再与R1并联。

（2）T型拓扑结构：
差分信号受到的等效电阻是两个电阻R1的串联，

共摸信号受到的等效电阻为两个电阻器R1并联后再和R2串联：

4.在实现π型端接或T型端接时，要考虑的最重要因素就是驱动器潜在的直流负载。偶模阻抗越小，从驱动器流出的电流就越大。典型的差分驱动无法将低直流电阻控制在低压一边。所以端接共摸信号不太现实。
（1）端接差分信号和共摸信号的另一种可取方案是在T型端接中加入隔直流电容器，电阻与基本T型结构中的电阻阻值相等。选择电容器时，要保证共摸信号感受到的时间常数（RC）远大于信号中的最低频率分量所对应周期的数值，这样才能保证在信号的最低频分量内电容器的阻抗小于电阻器的阻抗。

（2）另一种是用于芯片内端接方案是在每个信号线与单独的Vtt电源之间实现端接。

5.维持差分信号的质量十分重要，实现时要使用以下指导原则：
（1）使用可控差分阻抗；
（2）使差分对的突变最小化；
（3）在远端端接差分信号；
（4）走线对称。
差分线失真的情况：
（1）走线之间的不对称和驱动器之间的错位也会引起差分信号的失真；
（2）两个差分驱动器跳变时的错位会使差分信号失真；
（3）如果某些因素，影响了差分对的一条线而未影响另一条，差分信号就会失真。

6.在微带线或带状线中，由于不对称错位而引起的失真是完全独立发生的，与线间耦合度无关。无论差分对两条线间是无耦合的，失真都照样出现。

7.错位和失真会产生一些不良影响。任何不对称因素都会使差分信号转化成共摸信号。任何不对称因素都会使差分信号转化成共摸信号，其中包括串扰，驱动器错位，线长偏差及不对称的负载等。指错误维持在最低限度的一个重要目的的就是使差分信号向共摸信号的转化降到最小。

8.一个小的错位可能不会影响差分信号的质量，但可以对共摸信号造成显著的影响。差分信号分量在远端被电阻器端接，但共摸信号分量在远端感受到开路，并将返回低阻抗的源端，这将产生振铃。即使是差分信号和共摸信号都被端接，由于各种不对称，依旧会产生共摸信号。随着两条信号线间错位的不断增大，共摸信号的幅度也会相应增加。

很小的驱动器错位都能产生明显的共摸信号，这就需要将不对称做到最小化，为了使共摸信号的产生降到最小，必须将路径做得尽量对称。

9.事实上，无屏蔽双绞线的共摸信号返回路径是地面，底板，或其他邻近的导体信号线最邻近导线表面的耦合通常小于与邻近信号路径之间的耦合，所以共摸阻抗通常很高，约为几百欧。
共摸信号在电路板上和双绞线中受到的阻抗可能很不匹配，两个返回路径之间的连接就是任何一条电流可以找到的通道。在高频段，返回路径的连接主要由电路板的地-支架-底板之间的杂散电容构成。

10.在美国，FCC制定了两类产品的辐射场等级标准。A类产品应用于工业或制造业，B类产品应用于家庭或办公室。B类产品的辐射场强比A类产品的更小。

无屏蔽双绞线中的共摸电流很容易产生辐射，即使无屏蔽双绞线中存在很少的共摸电流，产品也会因此通不过电磁干扰的测试认证。如果共摸电流值大于3uA，就不能通过FCC的B类认证。