在高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，差分信號(hào)因其高抗干擾能力和低噪聲特性而被廣泛應(yīng)用。然而，要充分發(fā)揮差分信號(hào)的優(yōu)勢(shì)，必須遵循一系列嚴(yán)格的布線規(guī)則，以確保信號(hào)完整性與系統(tǒng)的可靠性。

確保差分對(duì)走線長(zhǎng)度一致

差分接收器通過(guò)檢測(cè)正負(fù)信號(hào)的交越點(diǎn)來(lái)識(shí)別信號(hào)狀態(tài)，這意味著兩條差分信號(hào)線上的信號(hào)需同時(shí)到達(dá)接收端才能保證正常工作。因此，在PCB設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)特別注意使差分對(duì)內(nèi)兩根走線的長(zhǎng)度保持一致，避免因信號(hào)傳播時(shí)間差異導(dǎo)致的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或誤碼率上升。

維持緊密的走線間距

為了最大化差分信號(hào)間的電磁耦合效果，減少外界噪聲的干擾，差分對(duì)內(nèi)的兩根走線應(yīng)盡量靠近布置。通常建議兩線之間的距離不超過(guò)介質(zhì)厚度的兩倍。這種緊密布局有助于抵消外部干擾對(duì)兩個(gè)信號(hào)的相同影響，從而提升信噪比。

固定不變的走線間距

當(dāng)差分對(duì)內(nèi)部的走線間距發(fā)生變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致沿線阻抗不匹配，進(jìn)而引發(fā)反射現(xiàn)象，影響信號(hào)質(zhì)量。因此，在從驅(qū)動(dòng)器到接收器的全程中，差分對(duì)內(nèi)的走線間距應(yīng)當(dāng)保持恒定，以維持穩(wěn)定的特性阻抗。

擴(kuò)大差分對(duì)間的間隔

為了最小化相鄰差分對(duì)之間的串?dāng)_效應(yīng)，不同差分對(duì)之間應(yīng)留有足夠的空間。特別是在高頻應(yīng)用中，較大的間距能夠顯著降低電磁干擾的風(fēng)險(xiǎn)，提高整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

優(yōu)化接地層與電源層的距離

對(duì)于采用銅皮鋪地的設(shè)計(jì)方案，推薦將差分走線與地平面之間的最小間隙設(shè)置為走線寬度的三倍以上。這有助于減少寄生電容和電感對(duì)信號(hào)路徑的影響，特別是對(duì)于那些需要高精度濾波器響應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景尤為重要。

引入適當(dāng)?shù)男Ｕ胧?/strong>

在存在偏斜源的地方，適當(dāng)引入彎曲校正可以有效減少由于制造工藝或材料特性引起的微小偏差。此外，避免使用90度急轉(zhuǎn)彎，并采取對(duì)稱布線策略也是重要的設(shè)計(jì)原則。如果需要添加測(cè)試點(diǎn)，則應(yīng)確保其對(duì)稱放置且不引入額外的分支線路。

減少寄生效應(yīng)

對(duì)于高頻電路而言，即使是少量的寄生電容和電感也可能嚴(yán)重影響濾波器性能。尤其是在差分IF濾波器設(shè)計(jì)中，寄生電容可能會(huì)極大地改變預(yù)期的濾波器響應(yīng)曲線。為了避免這種情況的發(fā)生，應(yīng)該避免在差分布線區(qū)域下方布置任何接地或電源層。

綜上所述，正確的差分信號(hào)布線不僅涉及基本的物理尺寸控制，還需要綜合考慮電磁兼容性、信號(hào)完整性和制造公差等多個(gè)方面。ADI公司提供的接收器參考設(shè)計(jì)板展示了如何在實(shí)際工程實(shí)踐中應(yīng)用這些原則，例如ADL5201與AD6649之間構(gòu)建的五階濾波器案例，該ADC具有14位分辨率和高達(dá)250 MHz的采樣率，適用于高性能通信系統(tǒng)。遵循上述指導(dǎo)原則可以幫助工程師設(shè)計(jì)出更加可靠高效的差分信號(hào)鏈路，滿足現(xiàn)代電子設(shè)備日益增長(zhǎng)的需求。

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