信号完整性（SI）电源完整性（PI）学习笔记（二十三）差分对与差分阻抗（三）
差分对与差分阻抗（三）
1.给线上加上0V到1V的跳变信号，给线2加上0V的恒定信号，在沿差分对传播时，电压模式会发生变化，通常，任意信号沿差分对传播时，电压模式都会发生变化。
2.对于边缘耦合微带线差分对而言，有两种特殊的电压模式可以实现无失真的传输。
（1）给两条信号线加相同的信号；
（2）可以沿着差分对无失真传播的电压模式就是给两条信号线加相同的跳变信号。
这两种沿差分对无失真传播的信号电压模式对应了差分对被激活的两种特殊状态，称为差分对的模态。当差分对以两种模态中的一种激励时，它上面的信号就可以实现无失真传播。为了区分这两种状态，称两条线上有相同驱动电压的为偶摸，两条线上有相反的驱动电压的为奇模。
3. 模态是差分对的固有特性差分对的模态就是用于定义线对上的特殊电压模式的，模态是指传输线对的特殊激励状态。在此状态下，激励信号可以沿传输线实现无失真传播。
4.对于对称的边缘耦合微带线差分而言，奇模状态以由差分信号驱动，偶模状态可以共摸信号驱动，奇模和偶模指的是差分对线的特殊固有模态，而差分和共模指的是加在差分对上的特殊信号。
5.对于一条走线阻抗，当差分对被驱动成奇模时称为走线的奇模阻抗，当差分线对被驱动成偶模时称为走线的偶模阻抗。
6.奇模阻抗是一条信号处于奇模状态时的阻抗，差分阻抗是差分信号沿差分对传播时受到的阻抗。
7.差分阻抗与奇模阻抗
（1）差分阻抗是每条信号线与返回路径之间阻抗的串联。当无耦合时，它的值为每两条信号线特性阻抗的2倍。当两条线间距很小时，耦合就变得比较大，此时每条信号线的特性阻抗都会变化。
（2）当差分信号加在差分对上时，它将使差分对处于奇模状态，根据定义，此时每条信号线的特性阻抗称为奇模特性阻抗。
Zdiff=2*Zodd
计算或测量差分阻抗的方法就是先计算或测量出单条信号的奇模阻抗，再将它乘以2.
奇模阻抗与差分阻抗有直接的关系，但二者并不相同，差分阻抗是差分信号受到的阻抗，奇模阻抗是传输线对处于奇模状态时每条信号线的阻抗。
8.共摸信号使差分对处于偶模状态，当传输线上传播共摸信号时，根据定义。此时每条线的特性阻抗称为偶模特性阻抗。对于共摸信号而言，阻抗是 每条线性阻抗的并联：
9.对于两条无耦合的50Ω传输线构成的差分对，奇模阻抗和偶模阻抗是相同的，均为50Ω,差分阻抗为250=100Ω，而共模阻抗为1/250Ω=25Ω。
10.对于许多电路板上的微带线而言，阻焊层涂覆在顶层表面上，将会影响信号线的单端阻抗，包括奇模阻抗。
11.差分和共摸描述的是加在传输线的信号，任意信号之间的差分分分量指的是两条信号线之间的电压差，共摸分量指的是两条信号线之间电压的平均值。
以偶模方式传播的电压分量Veven就是信号的共摸分量，以奇模方式传播的电压分量Vodd就是信号的差分分量。
奇模电压分量和偶模电压分量在进行过程中是完全独立的，他们独立传播，没有相互作用，两个信号分量在每条信号线及其返回路径之间会看到不同的阻抗，所以每个信号分量会以不同的速度行进。
当环绕导体的是处处均匀的同介质材料时，在每种模态中，沿差分对传播的电压模式将不再唯一，任何加在差分对上的电压模式都能实现无失真传播。只要介质材料时同质的，比如带状线结构，就不会出现远端串扰。
12.（1）用两种传播模态分量描述信号的方法对边缘耦合微带线非常重要，因为边缘耦合微带线上不同模态的传播速度不同；
（2）以带状线为例，导体周围的介质材料是均匀的，对电力线而言，有效介电常数始终等于体介电常数，而与电压模式无关。在带状线中，奇模和偶模的传播速度是相等的。
13.在边缘耦合微带线中，差分信号驱动奇模而共模信号驱动偶模，所以差分信号比共摸信号的行进速度更快。
（1）在带状线这类拥有同质介质的导线中，奇模和偶模信号相同的速度传播，这两种信号将同时到达信号线的一端。
（2）在微带线差分中，差分分量比公民分量传播的更快。当这两个互相独立的电压分量沿差分对传播时，位于前沿的波前将会分开，对于线2而言，差分分量的前沿将会比共摸分量先到达末端。线2的远端接收信号将是-0.5V的差分分量和滞后0.5V的共摸分量的重新组合。这将在线2的远端产生瞬变静电压。我们称这个瞬变电压为远端噪声。
耦合传输线对的远端噪声可视为由容性耦合电流减去感性耦合电流而得到的，也可以看成移位的差分分量和共摸分量之和。这两种观点是等效的。
15.可以用奇模和偶模传播速度的不同来解释远端串扰噪声。
只要差分信号和共摸信号的时延差小于信号的上升边，远端噪声就会随耦合长度的增加而增加。但如果这个时延差大于信号的上升边，远端噪声就会在差分信号的幅值0.5V处饱和。
奇模和偶模的传播速度相差越小，饱和长度越长，当然，在远端噪声饱和之前，它的幅度也有可能超出合理的噪声容限。
16.一对耦合传输线可以看成有奇模和偶模特性阻抗及奇模和偶模速度的差分对。
从差分对的角度看，串扰系数：
近端噪声是奇模特性阻抗和偶模特性阻抗只差的直接度量，线间距越大奇模阻抗和偶模阻抗的差就小，耦合度也就越小。
这种联系使我们可以将一对耦合传输线建模为差分对。理想分布式差分对模型是一种新的电路模型。
17.正如将特性阻抗和时延定义理想的单端传输线，我们可以用以下4个参考定义理想差分对：
（1）奇模特性阻抗；
（2）偶模特性阻抗；
（3）奇模时延；
（4）偶模时延。
18.奇模及偶模特性阻抗的测量
为了测量差分对中的一条信号线的奇模阻抗或偶模阻抗，必须将差分对驱动成奇模或偶模的状态时测出一条信号线的特性阻抗。
为了激励差分对进入奇模状态，要给差分对加上差分信号，此时每条信号线的特性阻抗就是它的奇模阻抗。
19.减小反射的一种常用办法是在差分对末端加上一个与差分阻抗相匹配的电阻性阻抗。这个电阻器应该跨接在两条信号线之间，以便使差分信号能够感受到这一阻抗。
