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高速先生成員--姜杰 其實(shí)，這次想聊的是差分信號(hào)通道的對(duì)稱性。 起因是高速先生前不久一篇關(guān)于AC電容的文章《為了節(jié)省AC電容打孔空間，你有沒(méi)動(dòng)過(guò)這個(gè)念頭？》，當(dāng)時(shí)從阻抗連續(xù)性的角度進(jìn)行分析， 對(duì)于100歐的差分信號(hào)，via-in打孔方式的阻抗比via-out低了不少，阻抗波動(dòng)較大。 結(jié)果，細(xì)心的網(wǎng)友又問(wèn)了：如果信號(hào)差分阻抗是控85歐，via-in方式的阻抗豈不更連續(xù)？ 確實(shí)是個(gè)好問(wèn)題，想要解答卻不容易，需要再換個(gè)角度分析。 在此之前，先要了解差分信號(hào)的構(gòu)成。差分信號(hào)通道傳輸?shù)男盘?hào)，可以分解為差分信號(hào)（Differential）分量和共模信號(hào)（Common）分量，差分信號(hào)分量攜帶有用信息，共模信號(hào)分量不攜帶信息。 理想情況下的共模信號(hào)恒定不變，此時(shí)不會(huì)產(chǎn)生不良影響。實(shí)際情況卻是，差分信號(hào)通道上的任何不對(duì)稱因素，都會(huì)導(dǎo)致共模信號(hào)的變化，可以理解為，通道的不對(duì)稱性，導(dǎo)致一部分本應(yīng)屬于差分信號(hào)的能量轉(zhuǎn)化成了共模信號(hào)。 至于共模信號(hào)分量變化的危害性，如果你知道它的另外一個(gè)名字——共模噪聲，相信立馬就會(huì)來(lái)了精神，而共模噪聲會(huì)帶來(lái)電磁干擾的風(fēng)險(xiǎn)。 簡(jiǎn)而言之，差分信號(hào)通道的不對(duì)稱，導(dǎo)致部分有用的信號(hào)能量變成了噪聲。 為了對(duì)差分信號(hào)的模態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)行量化分析，必須搬出S參數(shù)。 其中，SCD表示差分信號(hào)輸入，共模信號(hào)輸出，用于衡量差分分量向共模分量的轉(zhuǎn)換。 具體到AC電容的兩種打孔方式。當(dāng)差分走線特征阻抗為100歐時(shí)，兩種情況的模態(tài)轉(zhuǎn)換參數(shù)SCD21對(duì)比如下：via-in整體高于via-out，說(shuō)明在關(guān)注頻段內(nèi)，via-in方式的差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為共模噪聲的能量更多。 接下來(lái)，大家關(guān)心的85歐阻抗SCD21對(duì)比圖來(lái)了： 顯而易見，即便差分走線阻抗控85歐，via-in的SCD21仍然整體高于via-out近10dB，和100歐差分阻抗的情況類似。 回到文章開頭，為什么說(shuō)差分通道的對(duì)稱性很重要？為了避免細(xì)心的網(wǎng)友繼續(xù)追問(wèn)，高速先生再做個(gè)對(duì)比，相信大家就明白了。 via-out的對(duì)稱性只是比via-in更好，但也不是沒(méi)有改進(jìn)空間，起碼過(guò)孔扇出可以避免45°角出線，與信號(hào)流向調(diào)整至同一直線上，從而使差分信號(hào)的N、P實(shí)現(xiàn)完全對(duì)稱（下文簡(jiǎn)稱：via對(duì)稱）： 85歐差分阻抗三種情況的SCD21參數(shù)對(duì)比如下： 和預(yù)期的一樣，對(duì)稱性最好的“via對(duì)稱”，SCD21也最小。 問(wèn)題來(lái)了：差分信號(hào)的對(duì)稱性優(yōu)化，主要從哪些方面入手？ 一博科技成立于2003年3月，深圳創(chuàng)業(yè)板上市公司，股票代碼: 301366，專注于高速PCB設(shè)計(jì)、SI/PI仿真分析等技術(shù)服務(wù)，并為研發(fā)樣機(jī)及批量生產(chǎn)提供高品質(zhì)、短交期的PCB制板與PCBA生產(chǎn)服務(wù)。致力于打造一流的硬件創(chuàng)新平臺(tái)，加快電子產(chǎn)品的硬件創(chuàng)新進(jìn)程，提升產(chǎn)品質(zhì)量。 |
